Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποιμπαταρίες ιόντων λιθίου(ιόν λιθίου): κυλινδρικά κύτταρα, πρισματικά κύτταρα και κελιά θύλακα.Στη βιομηχανία EV, οι πιο ελπιδοφόρες εξελίξεις περιστρέφονται γύρω από κυλινδρικές και πρισματικές κυψέλες.Ενώ η κυλινδρική μορφή μπαταρίας ήταν η πιο δημοφιλής τα τελευταία χρόνια, αρκετοί παράγοντες υποδηλώνουν ότι τα πρισματικά κύτταρα ενδέχεται να κυριαρχήσουν.

Τι είναιΠρισματικά Κύτταρα

ΕΝΑπρισματικό κύτταροείναι ένα κύτταρο του οποίου η χημεία περικλείεται σε ένα άκαμπτο περίβλημα.Το ορθογώνιο σχήμα του επιτρέπει την αποτελεσματική στοίβαξη πολλαπλών μονάδων σε μια μονάδα μπαταρίας.Υπάρχουν δύο τύποι πρισματικών κυψελών: τα φύλλα ηλεκτροδίων μέσα στο περίβλημα (άνοδος, διαχωριστής, κάθοδος) είτε στοιβάζονται είτε τυλίγονται και ισοπεδώνονται.

Για τον ίδιο όγκο, οι στοιβαγμένες πρισματικές κυψέλες μπορούν να απελευθερώσουν περισσότερη ενέργεια ταυτόχρονα, προσφέροντας καλύτερη απόδοση, ενώ οι ισοπεδωμένες πρισματικές κυψέλες περιέχουν περισσότερη ενέργεια, προσφέροντας μεγαλύτερη ανθεκτικότητα.

Οι πρισματικές κυψέλες χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και ηλεκτρικά οχήματα.Το μεγαλύτερο μέγεθός τους τα καθιστά κακούς υποψηφίους για μικρότερες συσκευές όπως ηλεκτρονικά ποδήλατα και κινητά τηλέφωνα.Ως εκ τούτου, είναι καλύτερα προσαρμοσμένες για ενεργοβόρες εφαρμογές.

Τι είναι τα κυλινδρικά κύτταρα

ΕΝΑκυλινδρικό κελίείναι ένα κελί που περικλείεται σε ένα άκαμπτο κυλινδρικό δοχείο.Οι κυλινδρικές κυψέλες είναι μικρές και στρογγυλές, καθιστώντας δυνατή τη στοίβαξή τους σε συσκευές όλων των μεγεθών.Σε αντίθεση με άλλες μορφές μπαταριών, το σχήμα τους αποτρέπει τη διόγκωση, ένα ανεπιθύμητο φαινόμενο στις μπαταρίες όπου τα αέρια συσσωρεύονται στο περίβλημα.

Κυλινδρικές κυψέλες χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά σε φορητούς υπολογιστές, οι οποίοι περιείχαν από τρία έως εννέα κελιά.Στη συνέχεια απέκτησαν δημοτικότητα όταν η Tesla τα χρησιμοποίησε στα πρώτα της ηλεκτρικά οχήματα (το Roadster και το Model S), τα οποία περιείχαν από 6.000 έως 9.000 κυψέλες.

Τα κυλινδρικά κύτταρα χρησιμοποιούνται επίσης σε ηλεκτρονικά ποδήλατα, ιατρικές συσκευές και δορυφόρους.Είναι επίσης απαραίτητα στην εξερεύνηση του διαστήματος λόγω του σχήματός τους.άλλες μορφές κυψελών θα παραμορφώνονταν από την ατμοσφαιρική πίεση.Το τελευταίο Rover που στάλθηκε στον Άρη, για παράδειγμα, λειτουργεί χρησιμοποιώντας κυλινδρικές κυψέλες.Τα ηλεκτρικά αγωνιστικά αυτοκίνητα υψηλών επιδόσεων της Formula E χρησιμοποιούν τις ίδιες ακριβώς κυψέλες με το rover στην μπαταρία τους.

Οι κύριες διαφορές μεταξύ πρισματικών και κυλινδρικών κυττάρων

Το σχήμα δεν είναι το μόνο πράγμα που διαφοροποιεί τα πρισματικά και τα κυλινδρικά κύτταρα.Άλλες σημαντικές διαφορές περιλαμβάνουν το μέγεθός τους, τον αριθμό των ηλεκτρικών συνδέσεων και την ισχύ εξόδου τους.

Μέγεθος

Τα πρισματικά κύτταρα είναι πολύ μεγαλύτερα από τα κυλινδρικά κύτταρα και ως εκ τούτου περιέχουν περισσότερη ενέργεια ανά κύτταρο.Για να δώσουμε μια γενική ιδέα της διαφοράς, ένα μόνο πρισματικό στοιχείο μπορεί να περιέχει την ίδια ποσότητα ενέργειας με 20 έως 100 κυλινδρικά κύτταρα.Το μικρότερο μέγεθος των κυλινδρικών κυψελών σημαίνει ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές που απαιτούν λιγότερη ισχύ.Ως αποτέλεσμα, χρησιμοποιούνται για ένα ευρύτερο φάσμα εφαρμογών.

Συνδέσεις

Επειδή τα πρισματικά κύτταρα είναι μεγαλύτερα από τα κυλινδρικά κύτταρα, χρειάζονται λιγότερα κύτταρα για να επιτευχθεί η ίδια ποσότητα ενέργειας.Αυτό σημαίνει ότι για τον ίδιο όγκο, οι μπαταρίες που χρησιμοποιούν πρισματικές κυψέλες έχουν λιγότερες ηλεκτρικές συνδέσεις που πρέπει να συγκολληθούν.Αυτό είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα για τα πρισματικά κύτταρα, επειδή υπάρχουν λιγότερες ευκαιρίες για κατασκευαστικά ελαττώματα.

Εξουσία

Τα κυλινδρικά κύτταρα μπορεί να αποθηκεύουν λιγότερη ενέργεια από τα πρισματικά κύτταρα, αλλά έχουν περισσότερη ισχύ.Αυτό σημαίνει ότι τα κυλινδρικά κύτταρα μπορούν να εκφορτίσουν την ενέργειά τους πιο γρήγορα από τα πρισματικά κύτταρα.Ο λόγος είναι ότι έχουν περισσότερες συνδέσεις ανά amp-h (Ah).Ως αποτέλεσμα, οι κυλινδρικές κυψέλες είναι ιδανικές για εφαρμογές υψηλής απόδοσης, ενώ οι πρισματικές κυψέλες είναι ιδανικές για τη βελτιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης.

Παραδείγματα εφαρμογών μπαταριών υψηλής απόδοσης περιλαμβάνουν τα αγωνιστικά αυτοκίνητα Formula E και το ελικόπτερο Ingenuity στον Άρη.Και τα δύο απαιτούν ακραίες επιδόσεις σε ακραία περιβάλλοντα.

Γιατί μπορεί να αναλαμβάνουν τα Prismatic Cells

Η βιομηχανία EV εξελίσσεται γρήγορα και είναι αβέβαιο αν θα επικρατήσουν πρισματικές ή κυλινδρικές κυψέλες.Προς το παρόν, οι κυλινδρικές κυψέλες είναι πιο διαδεδομένες στη βιομηχανία EV, αλλά υπάρχουν λόγοι να πιστεύουμε ότι οι πρισματικές κυψέλες θα αποκτήσουν δημοτικότητα.

Πρώτον, οι πρισματικές κυψέλες προσφέρουν μια ευκαιρία μείωσης του κόστους μειώνοντας τον αριθμό των βημάτων κατασκευής.Η μορφή τους καθιστά δυνατή την κατασκευή μεγαλύτερων κυψελών, γεγονός που μειώνει τον αριθμό των ηλεκτρικών συνδέσεων που πρέπει να καθαριστούν και να συγκολληθούν.

Οι πρισματικές μπαταρίες είναι επίσης η ιδανική μορφή για τη χημεία φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP), ένα μείγμα υλικών που είναι φθηνότερα και πιο προσιτά.Σε αντίθεση με άλλες χημικές ουσίες, οι μπαταρίες LFP χρησιμοποιούν πόρους που υπάρχουν παντού στον πλανήτη.Δεν απαιτούν σπάνια και ακριβά υλικά όπως το νικέλιο και το κοβάλτιο που ανεβάζουν το κόστος άλλων τύπων κυττάρων.

Υπάρχουν ισχυρά σήματα ότι αναδύονται πρισματικά κύτταρα LFP.Στην Ασία, οι κατασκευαστές EV χρησιμοποιούν ήδη μπαταρίες LiFePO4, έναν τύπο μπαταρίας LFP σε πρισματική μορφή.Η Tesla δήλωσε επίσης ότι έχει αρχίσει να χρησιμοποιεί πρισματικές μπαταρίες που κατασκευάζονται στην Κίνα για τις τυπικές εκδόσεις των αυτοκινήτων της.

Ωστόσο, η χημεία LFP έχει σημαντικά μειονεκτήματα.Πρώτον, περιέχει λιγότερη ενέργεια από άλλες χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή και, ως εκ τούτου, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οχήματα υψηλών επιδόσεων όπως τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα της Formula 1.Επιπλέον, τα συστήματα διαχείρισης μπαταριών (BMS) δυσκολεύονται να προβλέψουν το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας.

Μπορείτε να παρακολουθήσετε αυτό το βίντεο για να μάθετε περισσότερα για τοLFPχημεία και γιατί κερδίζει σε δημοτικότητα.