Három fő típusa vanlítium-ion akkumulátorok(lítium-ion): hengeres cellák, prizmatikus cellák és tasakos cellák.Az elektromos autóiparban a legígéretesebb fejlesztések a hengeres és prizmás cellák körül forognak.Míg az elmúlt években a hengeres akkumulátor formátum volt a legnépszerűbb, számos tényező arra utal, hogy a prizmatikus cellák átvehetik az irányítást.

MikPrizmás sejtek

Aprizmás cellaolyan cella, amelynek kémiája merev burkolatba van zárva.Négyszögletes formája lehetővé teszi több egység hatékony egymásra helyezését egy akkumulátormodulban.A prizmacelláknak két típusa van: a burkolaton belüli elektródalapok (anód, szeparátor, katód) vagy egymásra vannak rakva, vagy hengerelve és lapítva vannak.

Ugyanazon térfogat mellett az egymásra helyezett prizmás cellák egyszerre több energiát tudnak felszabadítani, így jobb teljesítményt nyújtanak, míg a lapos prizmás cellák több energiát tartalmaznak, így nagyobb a tartósság.

A prizmatikus cellákat főként energiatároló rendszerekben és elektromos járművekben használják.Nagyobb méretük miatt rossz jelöltek a kisebb eszközök, például az e-bike és a mobiltelefonok számára.Ezért jobban megfelelnek az energiaigényes alkalmazásokhoz.

Mik azok a hengeres cellák

Ahengeres cellaegy merev hengeres dobozba zárt cella.A hengeres cellák kicsik és kerekek, így bármilyen méretű készülékben egymásra rakhatók.Más akkumulátorformátumoktól eltérően formájuk megakadályozza a duzzanatot, ami egy nemkívánatos jelenség az akkumulátoroknál, amikor a gázok felhalmozódnak a házban.

A hengeres cellákat először laptopokban használták, amelyek három és kilenc cellát tartalmaztak.Aztán egyre népszerűbbek lettek, amikor a Tesla felhasználta őket első elektromos járműveiben (a Roadster és a Model S), amelyek 6000 és 9000 közötti cellát tartalmaztak.

A hengeres cellákat elektromos kerékpárokban, orvosi eszközökben és műholdakban is használják.Alakjuk miatt elengedhetetlenek az űrkutatásban is;más cellaformátumok deformálódnának a légköri nyomás hatására.Az utolsó Marsra küldött Rover például hengeres cellák segítségével működik.A Formula E nagy teljesítményű elektromos versenyautók akkumulátorában pontosan ugyanazokat a cellákat használják, mint a rover.

A fő különbségek a prizmatikus és hengeres cellák között

Az alak nem az egyetlen, ami megkülönbözteti a prizmás és hengeres sejteket.További fontos különbségek a méretük, az elektromos csatlakozások száma és a teljesítményük.

Méret

A prizmatikus cellák sokkal nagyobbak, mint a hengeres cellák, ezért több energiát tartalmaznak cellánként.Ahhoz, hogy hozzávetőleges képet adjunk a különbségről, egyetlen prizmatikus cella ugyanannyi energiát tartalmazhat, mint 20-100 hengeres cella.A hengeres cellák kisebb mérete azt jelenti, hogy kisebb teljesítményt igénylő alkalmazásokhoz is használhatók.Ennek eredményeként szélesebb körben használják őket.

Kapcsolatok

Mivel a prizmatikus cellák nagyobbak, mint a hengeres cellák, kevesebb cellára van szükség ugyanannyi energia eléréséhez.Ez azt jelenti, hogy azonos térfogat esetén a prizmacellát használó akkumulátorok kevesebb elektromos csatlakozással rendelkeznek, amelyeket hegeszteni kell.Ez nagy előnye a prizmatikus celláknak, mivel kevesebb lehetőség van gyártási hibákra.

Erő

A hengeres cellák kevesebb energiát tárolhatnak, mint a prizmatikus cellák, de nagyobb a teljesítményük.Ez azt jelenti, hogy a hengeres cellák gyorsabban tudják lemeríteni az energiájukat, mint a prizmatikus sejtek.Ennek az az oka, hogy több csatlakozásuk van amperóránként (Ah).Ennek eredményeként a hengeres cellák ideálisak a nagy teljesítményű alkalmazásokhoz, míg a prizmás cellák ideálisak az energiahatékonyság optimalizálásához.

A nagy teljesítményű akkumulátor-alkalmazások példái közé tartoznak a Formula E versenyautók és az Ingenuity helikopter a Marson.Mindkettő extrém teljesítményt igényel extrém környezetben.

Miért vehetik át a hatalmat a prizmatikus sejtek?

Az elektromos járművek iparága gyorsan fejlődik, és bizonytalan, hogy a prizmatikus vagy a hengeres cellák fognak érvényesülni.Jelenleg a hengeres cellák elterjedtebbek az elektromos járművek iparában, de van okunk feltételezni, hogy a prizmatikus cellák egyre népszerűbbek lesznek.

Először is, a prizmatikus cellák lehetőséget kínálnak a költségek csökkentésére a gyártási lépések számának csökkentésével.Formátumuk lehetővé teszi nagyobb cellák gyártását, ami csökkenti a tisztítandó és hegesztendő elektromos csatlakozások számát.

A prizmatikus akkumulátorok ideális formátumot jelentenek a lítium-vas-foszfát (LFP) kémiához is, amely olcsóbb és könnyebben hozzáférhető anyagok keveréke.Más vegyi anyagokkal ellentétben az LFP-akkumulátorok olyan erőforrásokat használnak, amelyek mindenhol megtalálhatók a bolygón.Nem igényelnek olyan ritka és drága anyagokat, mint a nikkel és a kobalt, amelyek más sejttípusok költségeit felfelé hajtják.

Erős jelek utalnak arra, hogy LFP prizmasejtek jelennek meg.Ázsiában az elektromos járművek gyártói már LiFePO4 akkumulátorokat használnak, egyfajta LFP akkumulátort prizma formátumban.A Tesla azt is közölte, hogy megkezdte a Kínában gyártott prizmatikus akkumulátorok használatát autói szabványos változataihoz.

Az LFP kémiájának azonban vannak jelentős hátrányai.Egyrészt kevesebb energiát tartalmaz, mint a jelenleg használt egyéb vegyszerek, és mint ilyen, nem használható olyan nagy teljesítményű járművekhez, mint a Forma-1-es elektromos autók.Ezenkívül az akkumulátor-felügyeleti rendszerek (BMS) nehezen tudják megjósolni az akkumulátor töltöttségi szintjét.

Ezt a videót megtekintheti, ha többet szeretne megtudni aLFPkémia, és miért válik egyre népszerűbbé.