Existujú tri hlavné typylítium-iónové batérie(li-ion): cylindrické bunky, prizmatické bunky a vakové bunky.V odvetví elektrických vozidiel sa najsľubnejší vývoj točí okolo valcových a hranolových článkov.Zatiaľ čo valcový formát batérie je v posledných rokoch najpopulárnejší, viaceré faktory naznačujú, že prizmatické články môžu prevziať kontrolu.

Čo súPrizmatické bunky

Ahranolová bunkaje článok, ktorého chemické zloženie je uzavreté v pevnom obale.Jeho obdĺžnikový tvar umožňuje efektívne stohovanie viacerých jednotiek v batériovom module.Existujú dva typy prizmatických článkov: elektródové listy vo vnútri puzdra (anóda, separátor, katóda) sú buď naskladané alebo zrolované a sploštené.

Pri rovnakom objeme môžu naskladané prizmatické články uvoľniť viac energie naraz, čím ponúkajú lepší výkon, zatiaľ čo sploštené prizmatické články obsahujú viac energie a ponúkajú väčšiu odolnosť.

Prizmatické články sa používajú najmä v systémoch skladovania energie a elektrických vozidlách.Ich väčšia veľkosť z nich robí zlých kandidátov na menšie zariadenia, ako sú elektronické bicykle a mobilné telefóny.Preto sú vhodnejšie pre energeticky náročné aplikácie.

Čo sú valcové bunky

Acylindrická bunkaje bunka uzavretá v pevnej valcovej plechovke.Cylindrické články sú malé a okrúhle, čo umožňuje ich stohovanie do zariadení všetkých veľkostí.Na rozdiel od iných formátov batérií ich tvar zabraňuje napučaniu, nežiaducemu javu pri batériách, kde sa v obale hromadia plyny.

Cylindrické články boli prvýkrát použité v notebookoch, ktoré obsahovali tri až deväť článkov.Potom získali popularitu, keď ich Tesla použila vo svojich prvých elektrických vozidlách (Roadster a Model S), ktoré obsahovali 6 000 až 9 000 článkov.

Cylindrické články sa používajú aj v e-bicykloch, zdravotníckych zariadeniach a satelitoch.Sú tiež nevyhnutné pri prieskume vesmíru kvôli svojmu tvaru;iné formáty buniek by sa vplyvom atmosférického tlaku zdeformovali.Napríklad posledný Rover vyslaný na Mars funguje pomocou valcových článkov.Vysokovýkonné elektrické pretekárske autá Formuly E využívajú vo svojej batérii presne tie isté články ako rover.

Hlavné rozdiely medzi prizmatickými a valcovými bunkami

Tvar nie je jediná vec, ktorá odlišuje prizmatické a valcové bunky.Medzi ďalšie dôležité rozdiely patrí ich veľkosť, počet elektrických pripojení a ich výkon.

Veľkosť

Prizmatické bunky sú oveľa väčšie ako valcové bunky, a preto obsahujú viac energie na bunku.Pre približnú predstavu o rozdiele, jeden prizmatický článok môže obsahovať rovnaké množstvo energie ako 20 až 100 valcových článkov.Menšia veľkosť valcových článkov znamená, že môžu byť použité pre aplikácie, ktoré vyžadujú menej energie.Vďaka tomu sa používajú pre širšiu škálu aplikácií.

Spojenia

Pretože prizmatické bunky sú väčšie ako valcové, na dosiahnutie rovnakého množstva energie je potrebných menej buniek.To znamená, že pri rovnakom objeme majú batérie, ktoré používajú prizmatické články, menej elektrických spojov, ktoré je potrebné zvárať.To je hlavná výhoda pre prizmatické bunky, pretože existuje menej príležitostí na výrobné chyby.

Moc

Cylindrické články môžu skladovať menej energie ako prizmatické články, ale majú väčší výkon.To znamená, že cylindrické články dokážu vybiť svoju energiu rýchlejšie ako prizmatické články.Dôvodom je, že majú viac pripojení za ampérhodinu (Ah).V dôsledku toho sú valcové články ideálne pre vysokovýkonné aplikácie, zatiaľ čo prizmatické články sú ideálne na optimalizáciu energetickej účinnosti.

Príklady aplikácií s vysokovýkonnými batériami zahŕňajú pretekárske autá Formuly E a vrtuľník Ingenuity na Marse.Oba vyžadujú extrémne výkony v extrémnych prostrediach.

Prečo prizmatické bunky môžu prevziať kontrolu

Odvetvie elektrických vozidiel sa rýchlo vyvíja a nie je isté, či prevládnu prizmatické alebo valcové články.V súčasnosti sú cylindrické články v odvetví elektrických vozidiel rozšírenejšie, ale existujú dôvody domnievať sa, že prizmatické články získajú na popularite.

Po prvé, prizmatické bunky ponúkajú možnosť znížiť náklady znížením počtu výrobných krokov.Ich formát umožňuje výrobu väčších článkov, čo znižuje počet elektrických spojov, ktoré je potrebné čistiť a zvárať.

Prizmatické batérie sú tiež ideálnym formátom pre lítium-železo fosfátovú (LFP) chémiu, zmes materiálov, ktoré sú lacnejšie a dostupnejšie.Na rozdiel od iných chemikálií, batérie LFP využívajú zdroje, ktoré sú všade na planéte.Nevyžadujú vzácne a drahé materiály ako nikel a kobalt, ktoré zvyšujú cenu iných typov článkov.

Existujú silné signály, že sa objavujú prizmatické bunky LFP.V Ázii už výrobcovia elektromobilov používajú LiFePO4 batérie, typ LFP batérie v prizmatickom formáte.Tesla tiež uviedla, že začala používať prizmatické batérie vyrobené v Číne pre štandardné verzie svojich áut.

Chémia LFP má však dôležité nevýhody.Po prvé, obsahuje menej energie ako iné chemické látky, ktoré sa v súčasnosti používajú, a preto sa nedá použiť pre vysokovýkonné vozidlá, ako sú elektromobily Formuly 1.Systémy správy batérií (BMS) majú navyše problém predpovedať úroveň nabitia batérie.

Môžete si pozrieť toto video a dozvedieť sa viac oLFPchémia a prečo si získava na popularite.