ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ ПРОТИВ. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ: СРАВНЕНИЕ

В стремительно развивающемся мире аккумуляторных технологий выбор между различными типами литий-ионных аккумуляторов может существенно повлиять на производительность и применение различных устройств. ACEПризматические ячейки и цилиндрические ячейки предлагают различные преимущества и приложения. Давайте углубимся в ключевые различия между этими двумя типами ячеек и рассмотрим их потенциальные последствия.

Изучение призматических ячеек

Призматические ячейки представляют собой химию, заключенную в жесткий корпус, обычно прямоугольной формы. Такая конструкция облегчает эффективное штабелирование нескольких ячеек в модуле батареи. Призматические ячейки бывают двух видов: штабелированные или свернутые и сплющенные электродные листы (анод, сепаратор, катод). Конструкция штабелированных призматических ячеек позволяет высвобождать больше энергии за один раз, что повышает производительность. Напротив, сплющенные призматические ячейки обеспечивают большее накопление энергии, что повышает долговечность.

В первую очередь используемые в системах хранения энергии и электромобилях, призматические элементы отлично подходят для приложений, требующих более высокой энергетической емкости. Их больший размер делает их менее подходящими для компактных устройств, таких как мобильные телефоны или электровелосипеды. Однако для энергоемких приложений призматические элементы становятся надежным выбором.

Открытие цилиндрических ячеек

Цилиндрические ячейки, как следует из названия, заключены в жесткие цилиндрические банки. Их компактная круглая форма облегчает укладку в устройствах различных размеров. Эта форма также предотвращает разбухание, вызванное накоплением газа внутри корпуса, явление, которое может поставить под угрозу другие форматы ячеек.

Цилиндрическая литий-ионная батарея характеризуется своей цилиндрической формой, поэтому ее называют «цилиндрической литий-ионной батареей». Эти батареи классифицируются на основе материалов их анодов и включают такие варианты, как литий-кобальтовые оксиды (LiCoO2), литий-марганцевые (LiMn2O4), литий-никелевый марганцево-кобальтовые (LiNiMnCoO2 или NMC), литий-алюминиевый никель-кобальтовый (LiNiCoAlO2 или NCA), литий-железо-фосфатные (LiFePO4) и титанат лития (Li4Ti5O12).

Первоначально популяризированные в ноутбуках, цилиндрические элементы оставили свой след в использовании Tesla в электромобилях. Эти элементы являются важными компонентами электровелосипедов, медицинских приборов и даже спутников, где их уникальная форма обеспечивает устойчивость к изменениям атмосферного давления.

Основные отличия: размер, соединения и мощность

Различия между призматическими и цилиндрическими ячейками выходят за рамки их форм. Заметные различия включают размер, количество электрических соединений и выходную мощность.

Размер

Призматические элементы значительно больше цилиндрических элементов, вмещая больше энергии на элемент. Для иллюстрации, один призматический элемент может хранить столько же энергии, сколько 20–100 цилиндрических элементов. Меньший размер цилиндрических элементов делает их пригодными для приложений, требующих меньшей мощности, расширяя диапазон их использования. Цилиндрические элементы, как следует из названия, имеют цилиндрическую форму, напоминающую традиционные батарейки AA. Призматические элементы более прямоугольные и плоские, в то время как пакетные элементы гибкие и часто заключены в мягкий пакет.

Связи

Количество электрических соединений, необходимых в аккумуляторной батарее, является еще одним важным отличием. Этот фактор напрямую влияет на общую сложность и надежность аккумуляторной системы. Призматические элементы, будучи больше и имея более высокую плотность энергии, требуют меньше элементов для достижения определенной энергетической емкости по сравнению с цилиндрическими элементами. Это означает, что аккумуляторные блоки, использующие призматические элементы, имеют меньше электрических соединений, что приводит к потенциально меньшему количеству точек отказа во время производства и использования. С другой стороны, цилиндрические элементы, из-за своего меньшего размера, требуют больше элементов для достижения той же энергетической емкости, что приводит к большему количеству соединений.

Выходная мощность и производительность

Выходная мощность является критическим фактором для различных приложений, от смартфонов, которым требуется быстрая зарядка, до электромобилей, требующих высокого ускорения. Цилиндрические элементы часто демонстрируют лучшие возможности выходной мощности по сравнению с призматическими элементами. Это преимущество возникает из-за их меньшего размера и большего количества соединений, что позволяет более распределенную подачу энергии. В результате цилиндрические элементы обычно выбирают для высокопроизводительных приложений, таких как электромобили и электроинструменты. Призматические элементы, с другой стороны, предпочтительны для энергоемких приложений, где стабильная и устойчивая подача энергии более важна, чем мгновенные всплески.

Призматическая революция

Продолжающаяся эволюция индустрии электромобилей (ЭМ) вносит динамический сдвиг в предпочтения в отношении батарей. Хотя цилиндрические элементы в настоящее время доминируют в секторе ЭМ, призматические элементы представляют веские причины, чтобы потенциально занять лидирующие позиции.

Призматические ячейки предлагают возможности снижения затрат за счет оптимизации этапов производства. Их более крупная конструкция позволяет создавать ячейки большего размера, сводя к минимуму необходимость в сложных электрических соединениях во время производства.

Кроме того, призматические элементы хорошо сочетаются с химией литий-железо-фосфата (LFP), используя распространенные и экономически эффективные материалы. Батареи LFP полагаются на широко доступные ресурсы, в отличие от других химий, зависящих от дорогостоящих элементов, таких как никель и кобальт.

По мере того, как внедрение призматических ячеек LFP набирает обороты, происходят заметные сдвиги. Азиатские производители электромобилей внедряют аккумуляторы LiFePO4 в призматических форматах, в то время как Tesla представляет призматические аккумуляторы, произведенные в Китае для определенных моделей автомобилей.

Однако химия LFP имеет ограничения, включая более низкую плотность энергии по сравнению с другими химиями, что делает ее непригодной для высокопроизводительных транспортных средств. Системы управления аккумуляторами также сталкиваются с трудностями в прогнозировании уровней заряда ячеек LFP.

Вот наглядное сравнение, которое поможет вам понять, чем отличаются эти два типа клеток:

Какой тип клеток выбрать?

Лучший тип ячейки зависит от ваших конкретных потребностей:

• Выбирайте призматические элементы, если вам требуется хранилище энергии большой емкости для жилых или коммерческих систем или электромобилей, где экономия пространства является приоритетом.
• Выбирайте цилиндрические элементы, если для вашего применения требуются превосходное управление температурой, долговечность и модульность, например, в электроинструментах или бытовой электронике.

Заключение

Выбор между призматическими и цилиндрическими ячейками выходит за рамки формы. Соображения охватывают размер, соединения и выходную мощность, согласуясь с различными приложениями и будущими тенденциями в технологии батарей. Поскольку поиск более эффективных и устойчивых энергетических решений продолжается, конкуренция между этими двумя типами ячеек продвигает эволюцию инноваций на основе батарей. По совпадению, ACE предлагает как призматические, так и цилиндрические батареи. Если вам интересно, вы можете попробовать их.