Három fő típusa vanlítium-ion akkumulátorok(lítium-ion): hengeres cellák, prizmás cellák és tasakos cellák. Az elektromos járműiparban a legígéretesebb fejlesztések a hengeres és prizmás cellák körül forognak. Bár a hengeres akkumulátorformátum volt a legnépszerűbb az elmúlt években, számos tényező arra utal, hogy a prizmás cellák átvehetik az uralmat.

Mik azokPrizmás sejtek

Egyprizmás sejtegy olyan cella, amelynek kémiai összetételét egy merev burkolat zárja körül. Téglalap alakú kialakítása lehetővé teszi több egység hatékony egymásra rakását egy akkumulátormodulban. A prizmás celláknak két típusa van: a burkolaton belüli elektródalapok (anód, szeparátor, katód) vagy egymásra vannak rakva, vagy feltekercselve és lapítva vannak.

Ugyanazon térfogat mellett az egymásra helyezett prizmás cellák egyszerre több energiát képesek felszabadítani, így jobb teljesítményt nyújtanak, míg a lapított prizmás cellák több energiát tartalmaznak, így nagyobb tartósságot biztosítanak.

A prizmás cellákat főként energiatároló rendszerekben és elektromos járművekben használják. Nagyobb méretük miatt nem alkalmasak kisebb eszközökhöz, például elektromos kerékpárokhoz és mobiltelefonokhoz. Ezért jobban megfelelnek az energiaigényes alkalmazásokhoz.

Mik azok a hengeres cellák?

Egyhengeres cellaegy merev hengeres házba zárt cella. A hengeres cellák kicsik és kerekek, így minden méretű eszközben egymásra rakhatók. Más akkumulátorformátumokkal ellentétben alakjuk megakadályozza a duzzanatot, ami egy nemkívánatos jelenség az akkumulátoroknál, ahol gázok halmozódnak fel a házban.

A hengeres cellákat először laptopokban használták, amelyek három és kilenc közötti cellát tartalmaztak. Később népszerűségre tettek szert, amikor a Tesla az első elektromos járműveiben (a Roadsterben és a Model S-ben) használta őket, amelyek 6000 és 9000 közötti cellát tartalmaztak.

A hengeres cellákat elektromos kerékpárokban, orvostechnikai eszközökben és műholdakban is használják. Alakjuk miatt az űrkutatásban is elengedhetetlenek; más cellaformátumokat a légköri nyomás deformálna. Az utolsó Marsra küldött Rover például hengeres cellákkal működik. A Formula E nagyteljesítményű elektromos versenyautók pontosan ugyanazokat a cellákat használják akkumulátorukban, mint a rover.

A prizmás és hengeres cellák közötti fő különbségek

Nem csak az alak az egyetlen dolog, ami megkülönbözteti a prizmás és a hengeres cellákat. További fontos különbségek közé tartozik a méretük, az elektromos csatlakozások száma és a teljesítményük.

Méret

A prizmás cellák sokkal nagyobbak, mint a hengeres cellák, ezért cellánként több energiát tartalmaznak. A különbség durva megértéséhez egyetlen prizmás cella ugyanannyi energiát tartalmazhat, mint 20-100 hengeres cella. A hengeres cellák kisebb mérete azt jelenti, hogy olyan alkalmazásokhoz használhatók, amelyek kevesebb energiát igényelnek. Ennek eredményeként szélesebb körben használják őket.

Kapcsolatok

Mivel a prizmás cellák nagyobbak, mint a hengeres cellák, kevesebb cellára van szükség ugyanazon energiamennyiség eléréséhez. Ez azt jelenti, hogy azonos térfogat mellett a prizmás cellákat használó akkumulátoroknak kevesebb elektromos csatlakozást kell hegeszteniük. Ez a prizmás cellák egyik fő előnye, mivel kevesebb a gyártási hibák lehetősége.

Hatalom

A hengeres cellák kevesebb energiát tárolhatnak, mint a prizmás cellák, de nagyobb teljesítményűek. Ez azt jelenti, hogy a hengeres cellák gyorsabban képesek leadni az energiájukat, mint a prizmás cellák. Ennek az az oka, hogy amperóránként (Ah) több csatlakozással rendelkeznek. Ennek eredményeként a hengeres cellák ideálisak nagy teljesítményű alkalmazásokhoz, míg a prizmás cellák az energiahatékonyság optimalizálásához.

A nagy teljesítményű akkumulátor-alkalmazásokra példaként említhetők a Formula E versenyautók és a Marson lévő Ingenuity helikopter. Mindkettő extrém teljesítményt igényel extrém környezetben.

Miért vehetik át az uralmat a prizmás sejtek?

Az elektromos járműipar gyorsan fejlődik, és bizonytalan, hogy a prizmás vagy a hengeres cellák lesznek-e az uralkodóak. Jelenleg a hengeres cellák elterjedtebbek az elektromos járműiparban, de vannak okok azt feltételezni, hogy a prizmás cellák népszerűsége is növekedni fog.

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

A prizmás akkumulátorok ideális formátumot képviselnek a lítium-vas-foszfát (LFP) kémia számára, amely olcsóbb és könnyebben hozzáférhető anyagok keveréke. Más kémiai eljárásokkal ellentétben az LFP akkumulátorok olyan erőforrásokat használnak, amelyek a bolygó minden részén megtalálhatók. Nem igényelnek ritka és drága anyagokat, mint a nikkel és a kobalt, amelyek más cellatípusok költségeit megemelik.

Erős jelek utalnak az LFP prizmás cellák megjelenésére. Ázsiában az elektromos járműgyártók már használnak LiFePO4 akkumulátorokat, amelyek egy prizmás formátumú LFP akkumulátortípust jelentenek. A Tesla azt is kijelentette, hogy elkezdte Kínában gyártott prizmás akkumulátorok használatát autói standard hatótávolságú változataiban.

Az LFP kémiának azonban vannak fontos hátrányai is. Egyrészt kevesebb energiát tartalmaz, mint a jelenleg használt más kémiai anyagok, és mint ilyen, nem használható nagy teljesítményű járművekben, például a Formula–1-es elektromos autókban. Ezenkívül az akkumulátor-kezelő rendszerek (BMS) nehezen tudják megjósolni az akkumulátor töltöttségi szintjét.

Ezt a videót megnézve többet megtudhat a témárólLFPkémia és miért egyre népszerűbb.