Postoje tri glavne vrstelitijum-jonske baterije(litijum-jonske): cilindrične ćelije, prizmatične ćelije i ćelije u obliku vrećice. U industriji električnih vozila, najperspektivniji razvoj se vrti oko cilindričnih i prizmatičnih ćelija. Iako je cilindrični format baterije bio najpopularniji posljednjih godina, nekoliko faktora ukazuje na to da bi prizmatične ćelije mogle preuzeti primat.

Šta suPrizmatične ćelije

Aprizmatična ćelijaje ćelija čiji je hemijski sastav zatvoren u kruto kućište. Njen pravougaoni oblik omogućava efikasno 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, naslagane prizmatične ćelije mogu osloboditi više energije odjednom, nudeći bolje performanse, dok spljoštene prizmatične ćelije sadrže više energije, nudeći veću izdržljivost.

Prizmatične ćelije se uglavnom koriste u sistemima za skladištenje energije i električnim vozilima. Njihova veća veličina ih čini lošim kandidatima za manje uređaje poput električnih bicikala i mobilnih telefona. Stoga su pogodnije za energetski intenzivne primjene.

Šta su cilindrične ćelije

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

Cilindrične ćelije su prvo korištene u laptopima, koji su sadržavali između tri i devet ćelija. Zatim su stekle popularnost kada ih je Tesla koristila u svojim prvim električnim vozilima (Roadster i Model S), koja su sadržavala između 6.000 i 9.000 ćelija.

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

Glavne razlike između prizmatičnih i cilindričnih ćelija

Oblik nije jedina stvar koja 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 predstavu 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 spektar primjena.

Veze

Budući da su prizmatične ćelije veće od cilindričnih ćelija, potrebno je manje ćelija da bi se postigla ista količina energije. To znači da za isti volumen, baterije koje koriste prizmatične ćelije imaju manje električnih veza koje je potrebno zavariti. Ovo je velika prednost prizmatičnih ćelija jer postoji manje mogućnosti za proizvodne nedostatke.

Moć

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

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

Zašto bi prizmatične ćelije mogle preuzeti primat

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 omogućava proizvodnju većih ćelija, što smanjuje broj električnih spojeva koje je potrebno čistiti i zavarivati.

Prizmatične baterije su također idealan format za litij-željezni fosfat (LFP) hemiju, mješavinu materijala koji su jeftiniji i pristupačniji. Za razliku od drugih hemikalija, LFP baterije koriste resurse koji su svuda na planeti. Ne zahtijevaju rijetke i skupe materijale poput nikla i kobalta koji povećavaju cijenu drugih tipova 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 hemija ima važne nedostatke. Prvo, sadrži manje energije od drugih hemikalija koje se trenutno koriste i, kao takva, ne može se koristiti za visokoperformansna vozila poput električnih automobila Formule 1. Osim toga, sistemi za upravljanje baterijama (BMS) teško predviđaju nivo napunjenosti baterije.

Možete pogledati ovaj video da biste saznali više oLFPhemija i zašto dobija na popularnosti.