Postoje tri glavne vrstelitij-ionske baterije(litij-ionske): cilindrične ćelije, prizmatične ćelije i vrećičaste ćelije. U industriji električnih vozila, najperspektivniji razvoj vrti se oko cilindričnih i prizmatičnih ćelija. Iako je cilindrični format baterije bio najpopularniji posljednjih godina, nekoliko čimbenika sugerira da bi prizmatične ćelije mogle preuzeti primat.

Što suPrizmatične stanice

Aprizmatična ćelijaje ćelija čiji je kemijski sastav zatvoren u krutom kućištu. Njezin pravokutni oblik omogućuje učinkovito slaganje više jedinica u baterijski modul. Postoje dvije vrste prizmatičnih ćelija: elektrodne ploče unutar kućišta (anoda, separator, katoda) su ili složene ili smotane i spljoštene.

Za isti volumen, složene prizmatične ćelije mogu osloboditi više energije odjednom, nudeći bolje performanse, dok spljoštene prizmatične ćelije sadrže više energije, nudeći veću trajnost.

Prizmatične ćelije se uglavnom koriste u sustavima za pohranu energije i električnim vozilima. Njihova veća veličina ih čini lošim kandidatima za manje uređaje poput električnih bicikala i mobitela. Stoga su prikladnije za energetski intenzivne primjene.

Što su cilindrične ćelije

Acilindrična ćelijaje ćelija zatvorena u krutoj cilindričnoj kutiji. Cilindrične ćelije su male i okrugle, što omogućuje njihovo slaganje u uređaje svih veličina. Za razliku od drugih formata baterija, njihov oblik sprječava bubrenje, neželjenu pojavu u baterijama gdje se plinovi nakupljaju u kućištu.

Cilindrične ćelije su se prvi put koristile u prijenosnim računalima, koja su sadržavala između tri i devet ćelija. Zatim su postale popularnije kada ih je Tesla koristila u svojim prvim električnim vozilima (Roadster i Model S), koja su sadržavala između 6000 i 9000 ćelija.

Cilindrične ćelije se također koriste u električnim biciklima, medicinskim uređajima i satelitima. Također su bitne u istraživanju svemira zbog svog oblika; drugi formati ćelija bili bi deformirani atmosferskim tlakom. Posljednji rover poslan na Mars, na primjer, radi koristeći cilindrične ćelije. Visokoučinkoviti električni trkaći automobili Formule E koriste potpuno iste ćelije kao i rover u svojoj bateriji.

Glavne razlike između prizmatičnih i cilindričnih ćelija

Oblik nije jedino što razlikuje prizmatične i cilindrične ćelije. Druge važne razlike uključuju njihovu veličinu, broj električnih veza i njihovu izlaznu snagu.

Veličina

Prizmatične ćelije su mnogo veće od cilindričnih ćelija i stoga sadrže više energije po ćeliji. Da bismo dobili grubu ideju o razlici, jedna prizmatična ćelija može sadržavati istu količinu energije kao 20 do 100 cilindričnih ćelija. Manja veličina cilindričnih ćelija znači da se mogu koristiti za primjene koje zahtijevaju manje energije. Kao rezultat toga, koriste se za širi raspon primjena.

Veze

Budući da su prizmatične ćelije veće od cilindričnih ćelija, potrebno je manje ćelija za postizanje iste količine energije. To znači da za isti volumen, baterije koje koriste prizmatične ćelije imaju manje električnih spojeva koje je potrebno zavariti. To je velika prednost za prizmatične ćelije jer postoji manje mogućnosti za proizvodne nedostatke.

Vlast

Cilindrične ćelije mogu pohraniti manje energije od prizmatičnih ćelija, ali imaju veću snagu. To znači da cilindrične ćelije mogu brže isprazniti svoju energiju od prizmatičnih ćelija. Razlog je taj što imaju više veza po amper-satu (Ah). Kao rezultat toga, cilindrične ćelije su idealne za visokoučinkovite primjene, dok su prizmatične ćelije idealne za optimizaciju energetske učinkovitosti.

Primjeri primjene visokoučinkovitih baterija uključuju trkaće automobile Formule E i helikopter Ingenuity na Marsu. Obje zahtijevaju ekstremne performanse u ekstremnim okruženjima.

Zašto bi prizmatične stanice mogle preuzeti kontrolu

Industrija električnih vozila se brzo razvija i nije sigurno hoće li prevladati prizmatične ili cilindrične ćelije. Trenutno su cilindrične ćelije rasprostranjenije u industriji električnih vozila, ali postoje razlozi za pretpostavku da će prizmatične ćelije dobiti na popularnosti.

Prvo, prizmatične ćelije nude priliku za smanjenje troškova smanjenjem broja proizvodnih koraka. Njihov format omogućuje proizvodnju većih ćelija, što smanjuje broj električnih spojeva koje je potrebno čistiti i zavarivati.

Prizmatične baterije su također idealan format za litij-željezo fosfatnu (LFP) kemiju, mješavinu materijala koji su jeftiniji i dostupniji. Za razliku od drugih kemijskih procesa, LFP baterije koriste resurse koji su posvuda na planetu. Ne zahtijevaju rijetke i skupe materijale poput nikla i kobalta koji povećavaju cijenu drugih vrsta ćelija.

Postoje snažni signali da se pojavljuju LFP prizmatične ćelije. U Aziji proizvođači električnih vozila već koriste LiFePO4 baterije, vrstu LFP baterije u prizmatičnom formatu. Tesla je također izjavila da je počela koristiti prizmatične baterije proizvedene u Kini za standardne verzije svojih automobila.

Međutim, LFP kemija ima važne nedostatke. Prvo, sadrži manje energije od drugih kemijskih sastava koji se trenutno koriste i kao takva ne može se koristiti za visokoučinkovita vozila poput električnih automobila Formule 1. Osim toga, sustavi za upravljanje baterijama (BMS) teško predviđaju razinu napunjenosti baterije.

Možete pogledati ovaj video kako biste saznali više oLFPkemija i zašto dobiva na popularnosti.