Existují tři hlavní typylithium-iontové baterie(li-ion): cylindrické články, prizmatické články a váčkové články.V odvětví EV se nejslibnější vývoj točí kolem válcových a hranolových článků.Zatímco válcový formát baterie byl v posledních letech nejpopulárnější, několik faktorů naznačuje, že prizmatické články mohou převzít roli.

Jaké jsouPrizmatické buňky

Ahranolová buňkaje článek, jehož chemické složení je uzavřeno v tuhém obalu.Jeho obdélníkový tvar umožňuje efektivní stohování více jednotek v bateriovém modulu.Existují dva typy prizmatických článků: elektrodové listy uvnitř pouzdra (anoda, separátor, katoda) jsou buď stohovány, nebo jsou srolovány a zploštěny.

Při stejném objemu mohou naskládané prizmatické články uvolnit více energie najednou, čímž nabízejí lepší výkon, zatímco zploštělé prizmatické články obsahují více energie a nabízejí delší životnost.

Prizmatické články se používají především v systémech skladování energie a elektrických vozidlech.Jejich větší velikost z nich dělá špatné kandidáty pro menší zařízení, jako jsou elektrokola a mobilní telefony.Proto se lépe hodí pro energeticky náročné aplikace.

Co jsou válcové buňky

Aválcová buňkaje buňka uzavřená v pevné válcové plechovce.Válcové články jsou malé a kulaté, což umožňuje jejich stohování v zařízeních všech velikostí.Na rozdíl od jiných formátů baterií jejich tvar zabraňuje bobtnání, což je nežádoucí jev u baterií, kdy se v plášti hromadí plyny.

Válcové články byly poprvé použity v laptopech, které obsahovaly tři až devět článků.Ty pak získaly na popularitě, když je Tesla použila ve svých prvních elektrických vozidlech (Roadster a Model S), které obsahovaly 6 000 až 9 000 článků.

Válcové články se také používají v elektrokolech, lékařských zařízeních a satelitech.Pro svůj tvar jsou také zásadní při průzkumu vesmíru;jiné formáty buněk by byly deformovány atmosférickým tlakem.Například poslední Rover vyslaný na Mars funguje pomocí válcových článků.Vysoce výkonné elektrické závodní vozy Formule E používají ve své baterii úplně stejné články jako rover.

Hlavní rozdíly mezi prizmatickými a válcovými články

Tvar není to jediné, co odlišuje prizmatické a válcové buňky.Mezi další důležité rozdíly patří jejich velikost, počet elektrických připojení a jejich výkon.

Velikost

Prizmatické buňky jsou mnohem větší než válcové buňky, a proto obsahují více energie na buňku.Pro přibližnou představu o rozdílu, jeden hranolový článek může obsahovat stejné množství energie jako 20 až 100 válcových článků.Menší velikost cylindrických článků znamená, že je lze použít pro aplikace, které vyžadují méně energie.Díky tomu se používají pro širší spektrum aplikací.

Spojení

Protože prizmatické články jsou větší než články válcové, k dosažení stejného množství energie je potřeba méně článků.To znamená, že při stejném objemu mají baterie, které používají prizmatické články, méně elektrických spojů, které je třeba svařovat.To je hlavní výhoda pro prizmatické buňky, protože existuje méně příležitostí pro výrobní vady.

Napájení

Válcové články mohou ukládat méně energie než prizmatické články, ale mají větší výkon.To znamená, že válcové články mohou vybíjet svou energii rychleji než prizmatické články.Důvodem je, že mají více připojení za ampérhodinu (Ah).Výsledkem je, že válcové články jsou ideální pro vysoce výkonné aplikace, zatímco prizmatické články jsou ideální pro optimalizaci energetické účinnosti.

Příkladem vysoce výkonných baterií jsou závodní vozy Formule E a vrtulník Ingenuity na Marsu.Oba vyžadují extrémní výkony v extrémních prostředích.

Proč prizmatické buňky mohou převzít kontrolu

Odvětví elektrických vozidel se rychle vyvíjí a není jisté, zda zvítězí prizmatické nebo válcové články.V současné době jsou válcové články v odvětví EV rozšířenější, ale existují důvody si myslet, že prizmatické články získají na popularitě.

Za prvé, prizmatické buňky nabízejí příležitost snížit náklady snížením počtu výrobních kroků.Jejich formát umožňuje výrobu větších článků, což snižuje počet elektrických spojů, které je třeba čistit a svařovat.

Prizmatické baterie jsou také ideálním formátem pro chemii lithium-železo fosfát (LFP), směs materiálů, které jsou levnější a dostupnější.Na rozdíl od jiných chemických látek využívají baterie LFP zdroje, které jsou všude na planetě.Nevyžadují vzácné a drahé materiály jako nikl a kobalt, které zvyšují cenu jiných typů článků.

Existují silné signály, že se objevují prizmatické buňky LFP.V Asii již výrobci elektromobilů používají LiFePO4 baterie, typ LFP baterie v prizmatickém formátu.Tesla také uvedla, že začala používat prizmatické baterie vyrobené v Číně pro standardní dojezdové verze svých vozů.

Chemie LFP má však důležité nevýhody.Jednak obsahuje méně energie než jiné chemické látky, které se v současnosti používají, a jako takový jej nelze použít pro vysoce výkonná vozidla, jako jsou elektromobily Formule 1.Systémy správy baterií (BMS) navíc jen obtížně předpovídají úroveň nabití baterie.

Můžete se podívat na toto video a dozvědět se více oLFPchemie a proč si získává na popularitě.