Der er tre hovedtyper aflithium-ion-batterier(li-ion): cylindriske celler, prismatiske celler og poseceller. I elbilindustrien drejer de mest lovende udviklinger sig om cylindriske og prismatiske celler. Mens det cylindriske batteriformat har været det mest populære i de senere år, tyder flere faktorer på, at prismatiske celler kan tage over.

Hvad erPrismatiske celler

ENprismatisk celleer en celle, hvis kemi er indkapslet i et stift hus. Dens rektangulære form muliggør effektiv stabling af flere enheder i et batterimodul. Der findes to typer prismatiske celler: elektrodearkene inde i huset (anode, separator, katode) er enten stablede eller rullede og flade.

For den samme volumen kan stablede prismatiske celler frigive mere energi på én gang, hvilket giver bedre ydeevne, hvorimod flade prismatiske celler indeholder mere energi og dermed giver længere holdbarhed.

Prismatiske celler bruges primært i energilagringssystemer og elbiler. Deres større størrelse gør dem dårlige kandidater til mindre enheder som elcykler og mobiltelefoner. Derfor er de bedre egnede til energiintensive applikationer.

Hvad er cylindriske celler

ENcylindrisk celleer en celle indesluttet i en stiv cylinderbeholder. Cylindriske celler er små og runde, hvilket gør det muligt at stable dem i enheder i alle størrelser. I modsætning til andre batteriformater forhindrer deres form hævelse, et uønsket fænomen i batterier, hvor gasser ophobes i huset.

Cylindriske celler blev først brugt i bærbare computere, som indeholdt mellem tre og ni celler. De vandt derefter popularitet, da Tesla brugte dem i sine første elbiler (Roadster og Model S), som indeholdt mellem 6.000 og 9.000 celler.

Cylindriske celler bruges også i elcykler, medicinsk udstyr og satellitter. De er også essentielle i rumforskning på grund af deres form; andre celleformater ville blive deformeret af det atmosfæriske tryk. Den sidste Rover, der blev sendt til Mars, fungerer for eksempel ved hjælp af cylindriske celler. Formel E's højtydende elektriske racerbiler bruger præcis de samme celler som roveren i deres batteri.

De vigtigste forskelle mellem prismatiske og cylindriske celler

Form er ikke det eneste, der adskiller prismatiske og cylindriske celler. Andre vigtige forskelle omfatter deres størrelse, antallet af elektriske forbindelser og deres effekt.

Størrelse

Prismatiske celler er meget større end cylindriske celler og indeholder derfor mere energi pr. celle. For at give en grov idé om forskellen kan en enkelt prismatisk celle indeholde den samme mængde energi som 20 til 100 cylindriske celler. Den mindre størrelse af cylindriske celler betyder, at de kan bruges til applikationer, der kræver mindre strøm. Som et resultat bruges de til en bredere vifte af applikationer.

Forbindelser

Fordi prismatiske celler er større end cylindriske celler, er der behov for færre celler for at opnå den samme mængde energi. Det betyder, at batterier, der bruger prismatiske celler, har færre elektriske forbindelser, der skal svejses, for den samme mængde. Dette er en stor fordel for prismatiske celler, fordi der er færre muligheder for fabrikationsfejl.

Magt

Cylindriske celler lagrer måske mindre energi end prismatiske celler, men de har mere effekt. Det betyder, at cylindriske celler kan aflade deres energi hurtigere end prismatiske celler. Årsagen er, at de har flere tilslutninger pr. amperetime (Ah). Som følge heraf er cylindriske celler ideelle til højtydende applikationer, hvorimod prismatiske celler er ideelle til at optimere energieffektiviteten.

Eksempler på højtydende batteriapplikationer inkluderer Formel E-racerbiler og Ingenuity-helikopteren på Mars. Begge kræver ekstrem ydeevne i ekstreme miljøer.

Hvorfor prismatiske celler kan være ved at tage over

Elbilindustrien udvikler sig hurtigt, og det er usikkert, om prismatiske celler eller cylindriske celler vil være de dominerende. I øjeblikket er cylindriske celler mere udbredte i elbilindustrien, men der er grunde til at tro, at prismatiske celler vil vinde i popularitet.

For det første giver prismatiske celler en mulighed for at reducere omkostningerne ved at mindske antallet af fremstillingstrin. Deres format gør det muligt at fremstille større celler, hvilket reducerer antallet af elektriske forbindelser, der skal rengøres og svejses.

Prismatiske batterier er også det ideelle format til lithium-jernfosfat (LFP)-kemi, en blanding af materialer, der er billigere og mere tilgængelige. I modsætning til andre kemiske stoffer bruger LFP-batterier ressourcer, der findes overalt på planeten. De kræver ikke sjældne og dyre materialer som nikkel og kobolt, der driver prisen på andre celletyper opad.

Der er stærke signaler om, at LFP-prismatiske celler er ved at dukke op. I Asien bruger elbilproducenter allerede LiFePO4-batterier, en type LFP-batteri i prismatisk format. Tesla oplyste også, at de er begyndt at bruge prismatiske batterier produceret i Kina til standardversionerne af deres biler.

LFP-kemien har dog vigtige ulemper. For det første indeholder den mindre energi end andre kemiske processer, der anvendes i øjeblikket, og kan derfor ikke bruges til højtydende køretøjer som Formel 1-elbiler. Derudover har batteristyringssystemer (BMS) svært ved at forudsige batteriets opladningsniveau.

Du kan se denne video for at lære mere omLFPkemi og hvorfor den vinder i popularitet.