ПРИЗМАТИЧНІ КЛІТИНИ VS. ЦИЛІНДРИЧНІ КЛІТКИ: ПОРІВНЯННЯ

У швидкому розвитку технологій акумуляторів вибір між різними типами літій-іонних акумуляторів може значно вплинути на продуктивність і застосування різних пристроїв. ACEПризматичні комірки та циліндричні комірки пропонують відмінні переваги та застосування. Давайте заглибимося в ключові відмінності між цими двома типами клітин і дослідимо їхні потенційні наслідки.

Дослідження призматичних клітин

Призматичні комірки являють собою хімію, укладену в жорстку оболонку, як правило, прямокутної форми. Така конструкція забезпечує ефективне укладання кількох елементів в один акумуляторний модуль. Призматичні комірки бувають двох варіантів: складені або згорнуті та розплющені листи електродів (анод, сепаратор, катод). Конструкція багатошарових призматичних елементів дозволяє вивільняти більше енергії одночасно, підвищуючи продуктивність. Навпаки, сплющені призматичні комірки забезпечують більше накопичення енергії, підвищуючи довговічність.

Призматичні елементи, що використовуються в основному в системах накопичення енергії та електромобілях, сяють у додатках, які потребують більшої енергоємності. Їх більший розмір робить їх менш придатними для компактних пристроїв, таких як мобільні телефони чи електровелосипеди. Однак для енергоємних застосувань призматичні комірки є надійним вибором.

Відкриття циліндричних комірок

Циліндричні комірки, як випливає з назви, укладаються в жорсткі циліндричні банки. Їх компактна кругла форма полегшує укладання в пристрої різних розмірів. Ця форма також запобігає здуванню, спричиненому накопиченням газу всередині корпусу, явище, яке може поставити під загрозу інші формати клітин.

Циліндричний літій-іонний акумулятор характеризується своєю циліндричною формою, тому отримав назву «циліндричний літій-іонний акумулятор». Ці батареї класифікуються на основі матеріалів анода та включають такі варіанти, як літій-кобальт-оксид (LiCoO2), літій-марганець (LiMn2O4), літій-нікель-марганець-кобальт (LiNiMnCoO2 або NMC), літій-алюміній-нікель-кобальт (LiNiCoAlO2 або NCA), літій-залізофосфат ( LiFePO4) і титанат літію (Li4Ti5O12).

Спочатку популяризувавши ноутбуки, циліндричні комірки залишили свій слід після використання Tesla в електромобілях. Ці елементи є важливими компонентами електровелосипедів, медичних пристроїв і навіть супутників, де їх унікальна форма забезпечує стійкість до коливань атмосферного тиску.

Ключові відмінності: розмір, підключення та потужність

Відмінності між призматичними та циліндричними клітинами виходять за межі їх форм. Помітні відмінності включають розмір, кількість електричних з’єднань і вихідну потужність.

Розмір

Призматичні комірки значно більші за циліндричні, тому на комірку витрачається більше енергії. Для ілюстрації одна призматична комірка може зберігати стільки енергії, скільки 20-100 циліндричних комірок. Менший розмір циліндричних комірок робить їх придатними для застосувань, що потребують меншої потужності, розширюючи діапазон їх використання. Циліндричні елементи, як випливає з назви, мають циліндричну форму, що нагадує традиційні батарейки типу АА. Призматичні клітини більш прямокутні та плоскі, тоді як мішечні клітини гнучкі та часто укладені в м’який мішечок.

Підключення

Кількість електричних з’єднань, необхідних для акумуляторної батареї, є ще однією важливою відмінністю. Цей фактор безпосередньо впливає на загальну складність і надійність акумуляторної системи. Призматичні клітини, будучи більшими та мають вищу щільність енергії, вимагають менше клітин для досягнення певної енергетичної ємності порівняно з циліндричними клітинами. Це означає, що акумуляторні блоки з призматичними елементами мають менше електричних з’єднань, що призводить до потенційно меншої кількості точок відмови під час виробництва та використання. З іншого боку, циліндричні клітини через їхній менший розмір вимагають більше клітин для досягнення однакової енергетичної ємності, що призводить до більшої кількості з’єднань.

Вихідна потужність і продуктивність

Вихідна потужність є критичним фактором для різних застосувань, від смартфонів, які потребують швидкої зарядки, до електромобілів, які потребують високого прискорення. Циліндричні комірки часто виявляють кращі можливості вихідної потужності порівняно з призматичними комірками. Ця перевага пояснюється їх меншим розміром і більшою кількістю підключень, що забезпечує більш розподілену подачу електроенергії. Як результат, циліндричні елементи зазвичай вибирають для високопродуктивних застосувань, таких як електромобілі та електроінструменти. З іншого боку, призматичні осередки є кращими для енергоємних додатків, де постійне та стійке постачання електроенергії важливіше, ніж миттєві спалахи.

Призматична революція

Триваючий розвиток індустрії електромобілів (EV) призводить до динамічних змін у перевагах акумуляторів. Незважаючи на те, що циліндричні елементи наразі домінують у секторі електромобілів, призматичні елементи є переконливими причинами для потенційного лідерства.

Прізматичні комірки пропонують можливості для зниження витрат завдяки оптимізації етапів виробництва. Їх більший дизайн дозволяє створювати осередки більшого розміру, мінімізуючи потребу в складних електричних з’єднаннях під час виробництва.

Крім того, призматичні комірки добре узгоджуються з хімією літій-залізофосфату (LFP), використовуючи велику кількість і економічно ефективних матеріалів. Акумулятори LFP покладаються на широкодоступні ресурси, на відміну від інших хімічних речовин, які залежать від дорогих елементів, таких як нікель і кобальт.

У міру того як впровадження призматичних комірок LFP набирає обертів, відбуваються помітні зміни. Азійські виробники електромобілів використовують батареї LiFePO4 у призматичних форматах, тоді як Tesla представляє призматичні батареї, виготовлені в Китаї, для окремих моделей автомобілів.

Однак хімічний склад LFP створює обмеження, зокрема нижчу щільність енергії порівняно з іншими хімічними речовинами, що робить його непридатним для високопродуктивних транспортних засобів. Системи керування батареями також стикаються з проблемами під час прогнозування рівнів заряду елементів LFP.

Висновок

Вибір між призматичними та циліндричними осередками виходить за рамки форми. Розміри охоплюють розмір, з’єднання та вихідну потужність, узгоджені з різними застосуваннями та майбутніми тенденціями в технології акумуляторів. У міру того, як пошуки більш ефективних і стійких енергетичних рішень тривають, конкуренція між цими двома типами елементів сприяє розвитку інновацій, що працюють від акумуляторів. Випадково, ACE пропонує як призматичні, так і циліндричні батареї. Якщо ви зацікавлені, ви можете спробувати їх.