Existujú tri hlavné typylítium-iónové batérie(lítium-iónové): valcové články, prizmatické články a puzdrové články. V priemysle elektromobilov sa najsľubnejší vývoj zameriava na valcové a prizmatické články. Hoci valcový formát batérií je v posledných rokoch najpopulárnejší, niekoľko faktorov naznačuje, že prizmatické články by mohli prevziať väčšiu pozornosť.

Čo súPrizmatické bunky

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

Pri rovnakom objeme dokážu naskladané prizmatické články uvoľniť naraz viac energie, čo ponúka lepší výkon, zatiaľ čo sploštené prizmatické články obsahujú viac energie, čo ponúka väčšiu odolnosť.

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

Čo sú valcové bunky

Avalcová bunkaje článok uzavretý v pevnom valcovom telese. Valcové články sú malé a okrúhle, čo umožňuje ich skladanie v zariadeniach všetkých veľkostí. Na rozdiel od iných formátov batérií ich tvar zabraňuje napučaniu, čo je nežiaduci jav v batériách, kde sa v kryte hromadia plyny.

Valcové články sa prvýkrát používali v notebookoch, ktoré obsahovali tri až deväť článkov. Ich popularita sa potom zvýšila, keď ich Tesla použila vo svojich prvých elektrických vozidlách (Roadster a Model S), ktoré obsahovali 6 000 až 9 000 článkov.

Valcové články sa používajú aj v elektrických bicykloch, zdravotníckych pomôckach a satelitoch. Sú tiež nevyhnutné pri prieskume vesmíru kvôli svojmu tvaru; iné formáty článkov by sa deformovali atmosférickým tlakom. Napríklad posledný rover vyslaný na Mars funguje s použitím valcových článkov. Vysokovýkonné elektrické pretekárske vozidlá Formuly E používajú vo svojej batérii presne tie isté články ako rover.

Hlavné rozdiely medzi prizmatickými a valcovými bunkami

Tvar nie je jediným rozdielom medzi prizmatickými a valcovými článkami. Medzi ďalšie dôležité rozdiely patrí ich veľkosť, počet elektrických pripojení a ich výkon.

Veľkosť

Prizmatické články sú oveľa väčšie ako valcové články, a preto obsahujú viac energie na článok. 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 ich možno použiť v aplikáciách, ktoré vyžadujú menej energie. V dôsledku toho sa používajú v širšej škále aplikácií.

Pripojenia

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

Výkon

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

Medzi príklady aplikácií vysokovýkonných batérií patria pretekárske autá Formuly E a vrtuľník Ingenuity na Marse. Obe vyžadujú extrémny výkon v extrémnych prostrediach.

Prečo by mohli prizmatické bunky prevziať kontrolu

Priemysel elektromobilov sa rýchlo vyvíja a nie je isté, či prevládnu prizmatické alebo valcové články. V súčasnosti sú v priemysle elektromobilov rozšírenejšie valcové články, existujú však dôvody domnievať sa, že prizmatické články získajú na popularite.

Po prvé, prizmatické články ponúkajú príležitosť na zníženie nákladov znížením počtu výrobných krokov. Ich formát umožňuje vyrábať väčšie články, čo znižuje počet elektrických spojov, ktoré je potrebné čistiť a zvárať.

Prizmatické batérie sú tiež ideálnym formátom pre chémiu lítium-železo-fosfátovej (LFP), čo je zmes materiálov, ktoré sú lacnejšie a dostupnejšie. Na rozdiel od iných chemických zlúčenín, LFP batérie 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 články LFP. V Ázii už výrobcovia elektromobilov používajú batérie LiFePO4, čo je typ batérie LFP v prizmatickom formáte. Tesla tiež uviedla, že začala používať prizmatické batérie vyrobené v Číne pre štandardné verzie svojich vozidiel.

Chemické zloženie LFP má však aj dôležité nevýhody. Po prvé, obsahuje menej energie ako iné chemické zloženia, ktoré sa v súčasnosti používajú, a preto sa nedá použiť vo vysokovýkonných vozidlách, ako sú elektromobily Formuly 1. Okrem toho majú systémy správy batérií (BMS) problém predpovedať úroveň nabitia batérie.

Viac informácií o tom, ako sa dozvedieť viac, si môžete pozrieť v tomto videu.LFPchémia a prečo získava na popularite.