Существует три основных типалитий-ионные аккумуляторы(литий-ионные): цилиндрические элементы, призматические элементы и карманные элементы.В индустрии электромобилей наиболее многообещающие разработки связаны с цилиндрическими и призматическими элементами.Хотя цилиндрический формат батарей был самым популярным в последние годы, несколько факторов позволяют предположить, что призматические элементы могут взять верх.

ЧтоПризматические клетки

Апризматическая ячейкапредставляет собой клетку, химический состав которой заключен в твердую оболочку.Его прямоугольная форма позволяет эффективно размещать несколько блоков в аккумуляторном модуле.Существует два типа призматических ячеек: листы электродов внутри корпуса (анод, сепаратор, катод) либо уложены друг на друга, либо свернуты и расплющены.

При том же объеме сложенные друг на друга призматические ячейки могут высвободить больше энергии одновременно, обеспечивая более высокую производительность, тогда как сплющенные призматические ячейки содержат больше энергии, обеспечивая большую долговечность.

Призматические элементы в основном используются в системах хранения энергии и электромобилях.Их больший размер делает их плохими кандидатами для небольших устройств, таких как электронные велосипеды и мобильные телефоны.Поэтому они лучше подходят для энергоемких применений.

Что такое цилиндрические ячейки

Ацилиндрическая ячейкапредставляет собой ячейку, заключенную в жесткий цилиндрический корпус.Цилиндрические ячейки маленькие и круглые, что позволяет собирать их в устройства любого размера.В отличие от аккумуляторов других форматов, их форма предотвращает вздутие — нежелательное явление для аккумуляторов, при котором в корпусе скапливаются газы.

Цилиндрические элементы впервые использовались в ноутбуках, которые содержали от трех до девяти ячеек.Затем они приобрели популярность, когда Tesla использовала их в своих первых электромобилях (Roadster и Model S), которые содержали от 6000 до 9000 элементов.

Цилиндрические элементы также используются в электронных велосипедах, медицинских устройствах и спутниках.Они также необходимы при освоении космоса из-за своей формы;другие форматы ячеек будут деформированы атмосферным давлением.Например, последний марсоход, отправленный на Марс, работает с использованием цилиндрических ячеек.В высокопроизводительных гоночных электромобилях Формулы E в аккумуляторе используются те же элементы, что и в вездеходе.

Основные различия между призматическими и цилиндрическими ячейками

Форма – не единственное, что отличает призматические и цилиндрические клетки.Другие важные различия включают их размер, количество электрических соединений и выходную мощность.

Размер

Призматические ячейки намного крупнее цилиндрических и, следовательно, содержат больше энергии на ячейку.Чтобы дать примерное представление о разнице, одна призматическая ячейка может содержать такое же количество энергии, как и от 20 до 100 цилиндрических ячеек.Меньший размер цилиндрических ячеек означает, что их можно использовать для приложений, требующих меньше энергии.В результате они используются для более широкого спектра применений.

Соединения

Поскольку призматические ячейки больше цилиндрических, для достижения того же количества энергии требуется меньше ячеек.Это означает, что при том же объеме батареи, в которых используются призматические элементы, имеют меньшее количество электрических соединений, которые необходимо сваривать.Это главное преимущество призматических ячеек, поскольку здесь меньше возможностей для производственных дефектов.

Власть

Цилиндрические элементы могут хранить меньше энергии, чем призматические, но они обладают большей мощностью.Это означает, что цилиндрические ячейки могут разряжать свою энергию быстрее, чем призматические.Причина в том, что у них больше соединений на ампер-час (Ач).В результате цилиндрические элементы идеально подходят для высокопроизводительных приложений, тогда как призматические элементы идеально подходят для оптимизации энергоэффективности.

Примерами высокопроизводительных аккумуляторов могут служить гоночные автомобили Формулы E и вертолет Ingenuity на Марсе.Оба требуют экстремальных характеристик в экстремальных условиях.

Почему призматические клетки могут взять верх

Индустрия электромобилей быстро развивается, и пока неясно, будут ли преобладать призматические или цилиндрические элементы.На данный момент цилиндрические элементы более распространены в индустрии электромобилей, но есть основания полагать, что призматические элементы будут становиться все популярнее.

Во-первых, призматические ячейки дают возможность снизить затраты за счет уменьшения количества производственных этапов.Их формат позволяет изготавливать ячейки большего размера, что уменьшает количество электрических соединений, которые необходимо зачистить и сварить.

Призматические батареи также являются идеальным форматом для литий-железо-фосфатных (LFP) химических материалов, которые являются более дешевыми и доступными.В отличие от других химических продуктов, батареи LFP используют ресурсы, которые есть повсюду на планете.Им не нужны редкие и дорогие материалы, такие как никель и кобальт, которые повышают стоимость других типов элементов.

Есть убедительные сигналы о появлении призматических клеток LFP.В Азии производители электромобилей уже используют батареи LiFePO4 — тип батареи LFP призматического формата.Tesla также заявила, что начала использовать призматические батареи, произведенные в Китае, для версий своих автомобилей стандартной комплектации.

Однако химия LFP имеет важные недостатки.Во-первых, он содержит меньше энергии, чем другие химические вещества, используемые в настоящее время, и поэтому не может использоваться для высокопроизводительных транспортных средств, таких как электромобили Формулы 1.Кроме того, системам управления батареями (BMS) сложно предсказать уровень заряда батареи.

Вы можете посмотреть это видео, чтобы узнать больше оЛФПхимия и почему она набирает популярность.