Det finnes tre hovedtyper avlitiumionbatterier(li-ion): sylindriske celler, prismatiske celler og poseceller. I elbilbransjen dreier de mest lovende utviklingene seg om sylindriske og prismatiske celler. Selv om det sylindriske batteriformatet har vært det mest populære de siste årene, tyder flere faktorer på at prismatiske celler kan ta over.

Hva erPrismatiske celler

ENprismatisk celleer en celle hvis kjemiske struktur er innesluttet i et stivt hus. Den rektangulære formen gjør det mulig å stable flere enheter effektivt i en batterimodul. Det finnes to typer prismatiske celler: elektrodeplatene inne i huset (anode, separator, katode) er enten stablet eller rullet og flatet.

For samme volum kan stablede prismatiske celler frigjøre mer energi samtidig, noe som gir bedre ytelse, mens flate prismatiske celler inneholder mer energi, noe som gir mer holdbarhet.

Prismatiske celler brukes hovedsakelig i energilagringssystemer og elektriske kjøretøy. Den større størrelsen gjør dem dårlige kandidater for mindre enheter som elsykler og mobiltelefoner. Derfor er de bedre egnet for energikrevende applikasjoner.

Hva er sylindriske celler

ENsylindrisk celleer en celle innesluttet i en stiv sylinderboks. Sylindriske celler er små og runde, noe som gjør det mulig å stable dem i enheter i alle størrelser. I motsetning til andre batteriformater forhindrer formen deres hevelse, et uønsket fenomen i batterier der gasser samler seg i huset.

Sylindriske celler ble først brukt i bærbare datamaskiner, som inneholdt mellom tre og ni celler. De ble deretter mer populære da Tesla brukte dem i sine første elbiler (Roadster og Model S), som inneholdt mellom 6000 og 9000 celler.

Sylindriske celler brukes også i elsykler, medisinsk utstyr og satellitter. De er også viktige i romutforskning på grunn av formen sin; andre celleformater ville bli deformert av atmosfæretrykket. Den siste roveren som ble sendt på Mars, for eksempel, bruker sylindriske celler. De elektriske Formel E-racerbilene med høy ytelse bruker nøyaktig de samme cellene som roveren i batteriet.

De viktigste forskjellene mellom prismatiske og sylindriske celler

Form er ikke det eneste som skiller prismatiske og sylindriske celler. Andre viktige forskjeller inkluderer størrelsen, antallet elektriske tilkoblinger og effekten.

Størrelse

Prismatiske celler er mye større enn sylindriske celler og inneholder derfor mer energi per celle. For å gi en grov idé om forskjellen, kan en enkelt prismatisk celle inneholde samme mengde energi som 20 til 100 sylindriske celler. Den mindre størrelsen på sylindriske celler betyr at de kan brukes til applikasjoner som krever mindre strøm. Som et resultat brukes de til et bredere spekter av applikasjoner.

Tilkoblinger

Fordi prismatiske celler er større enn sylindriske celler, trengs færre celler for å oppnå samme mengde energi. Dette betyr at batterier som bruker prismatiske celler har færre elektriske forbindelser som må sveises for samme volum. Dette er en stor fordel for prismatiske celler fordi det er færre muligheter for produksjonsfeil.

Makt

Sylindriske celler lagrer kanskje mindre energi enn prismatiske celler, men de har mer effekt. Dette betyr at sylindriske celler kan utlade energien sin raskere enn prismatiske celler. Årsaken er at de har flere tilkoblinger per amperetime (Ah). Som et resultat er sylindriske celler ideelle for høyytelsesapplikasjoner, mens prismatiske celler er ideelle for å optimalisere energieffektiviteten.

Eksempler på høytytende batteriapplikasjoner inkluderer Formel E-racerbiler og Ingenuity-helikopteret på Mars. Begge krever ekstrem ytelse i ekstreme miljøer.

Hvorfor prismatiske celler kan ta over

Elbilbransjen utvikler seg raskt, og det er usikkert om prismatiske celler eller sylindriske celler vil dominere. For øyeblikket er sylindriske celler mer utbredt i elbilbransjen, men det er grunner til å tro at prismatiske celler vil bli mer populære.

For det første gir prismatiske celler en mulighet til å redusere kostnadene ved å redusere antallet produksjonstrinn. Formatet deres gjør det mulig å produsere større celler, noe som reduserer antallet elektriske forbindelser som må rengjøres og sveises.

Prismatiske batterier er også det ideelle formatet for litium-jernfosfat (LFP)-kjemi, en blanding av materialer som er billigere og mer tilgjengelige. I motsetning til andre kjemiske stoffer bruker LFP-batterier ressurser som finnes overalt på planeten. De krever ikke sjeldne og dyre materialer som nikkel og kobolt som driver kostnadene for andre celletyper oppover.

Det er sterke signaler om at LFP-prismatiske celler er i ferd med å dukke opp. I Asia bruker elbilprodusenter allerede LiFePO4-batterier, en type LFP-batteri i prismatisk format. Tesla opplyste også at de har begynt å bruke prismatiske batterier produsert i Kina til standardversjonene av bilene sine.

LFP-kjemien har imidlertid viktige ulemper. For det første inneholder den mindre energi enn andre kjemiske stoffer som er i bruk i dag, og kan derfor ikke brukes til høytytende kjøretøy som Formel 1-elbiler. I tillegg har batteristyringssystemer (BMS) vanskelig for å forutsi batteriets ladenivå.

Du kan se denne videoen for å lære mer omLFPkjemi og hvorfor den blir stadig mer populær.