Існує три основних типилітій-іонні акумулятори(літій-іонний): циліндричні елементи, призматичні елементи та пакетні елементи.У галузі електромобілів найперспективніші розробки зосереджені навколо циліндричних і призматичних елементів.Хоча циліндричний формат батареї був найпопулярнішим в останні роки, кілька факторів свідчать про те, що призматичні елементи можуть взяти верх.

Що заПризматичні клітини

Апризматична клітинаце клітина, хімічний склад якої укладено в жорстку оболонку.Його прямокутна форма дозволяє ефективно розміщувати кілька блоків в одному акумуляторному модулі.Існує два типи призматичних комірок: електродні листи всередині корпусу (анод, сепаратор, катод) або складені стопкою, або згорнуті та розплющені.

За однакового об’єму складені призматичні комірки можуть одночасно виділяти більше енергії, пропонуючи кращу продуктивність, тоді як сплющені призматичні комірки містять більше енергії, забезпечуючи більшу довговічність.

Призматичні комірки в основному використовуються в системах зберігання енергії та електромобілях.Їх більший розмір робить їх поганими кандидатами для менших пристроїв, таких як електровелосипеди та мобільні телефони.Тому вони краще підходять для енергоємних застосувань.

Що таке циліндричні клітини

Ациліндрична клітинаявляє собою комірку, укладену в жорсткий циліндр.Циліндричні комірки невеликі та круглі, що дозволяє складати їх у пристрої будь-якого розміру.На відміну від інших форматів акумуляторів, їх форма запобігає здуванню, небажаному явищу в акумуляторах, коли гази накопичуються в корпусі.

Циліндричні комірки вперше були використані в ноутбуках, які містили від трьох до дев'яти комірок.Вони набули популярності, коли Tesla використовувала їх у своїх перших електромобілях (Roadster і Model S), які містили від 6000 до 9000 елементів.

Циліндричні елементи також використовуються в електровелосипедах, медичних пристроях і супутниках.Вони також важливі в дослідженні космосу через свою форму;інші формати камер будуть деформовані під впливом атмосферного тиску.Наприклад, останній марсохід, відправлений на Марс, працює за допомогою циліндричних елементів.У високопродуктивних електричних гоночних автомобілях Формули E використовуються ті самі елементи, що й у марсохода.

Основні відмінності між призматичною та циліндричною комірками

Форма - це не єдине, що відрізняє призматичні та циліндричні клітини.Інші важливі відмінності включають їх розмір, кількість електричних з’єднань і вихідну потужність.

Розмір

Призматичні комірки набагато більші за циліндричні і, отже, містять більше енергії на комірку.Щоб дати приблизне уявлення про різницю, одна призматична комірка може містити таку саму кількість енергії, що й 20-100 циліндричних комірок.Менший розмір циліндричних комірок означає, що їх можна використовувати для програм, які потребують меншої потужності.Як результат, вони використовуються для більш широкого спектру застосувань.

Зв'язки

Оскільки призматичні комірки більші за циліндричні, для досягнення тієї ж кількості енергії потрібно менше клітин.Це означає, що для того самого об’єму батареї, які використовують призматичні елементи, мають менше електричних з’єднань, які потрібно зварювати.Це головна перевага для призматичних комірок, оскільки існує менше можливостей для виробничих дефектів.

потужність

Циліндричні комірки можуть накопичувати менше енергії, ніж призматичні, але вони мають більшу потужність.Це означає, що циліндричні клітини можуть розряджати свою енергію швидше, ніж призматичні.Причина в тому, що вони мають більше з’єднань на ампер-годину (Ah).У результаті циліндричні елементи ідеально підходять для високопродуктивних застосувань, тоді як призматичні елементи ідеально підходять для оптимізації енергоефективності.

Приклади використання високопродуктивних акумуляторів включають гоночні боліди Формули Е та вертоліт Ingenuity на Марсі.Обидва вимагають надзвичайної продуктивності в екстремальних умовах.

Чому призматичні клітини можуть взяти верх

Індустрія електромобілів швидко розвивається, і невідомо, чи будуть переважати призматичні чи циліндричні елементи.На даний момент циліндричні елементи більш поширені в галузі електромобілів, але є підстави вважати, що призматичні елементи будуть набирати популярності.

По-перше, призматичні комірки пропонують можливість знизити витрати за рахунок зменшення кількості етапів виробництва.Їх формат дозволяє виготовляти комірки більшого розміру, що зменшує кількість електричних з’єднань, які необхідно очищати та зварювати.

Призматичні батареї також є ідеальним форматом для хімії літій-залізофосфату (LFP), суміші матеріалів, які дешевші та доступніші.На відміну від інших хімікатів, батареї LFP використовують ресурси, які є всюди на планеті.Вони не потребують рідкісних і дорогих матеріалів, таких як нікель і кобальт, які підвищують вартість інших типів елементів.

Є сильні сигнали про появу призматичних клітин LFP.В Азії виробники електромобілів уже використовують батареї LiFePO4, тип акумулятора LFP у призматичному форматі.Tesla також заявила, що почала використовувати призматичні акумулятори, виготовлені в Китаї, для стандартних версій своїх автомобілів.

Однак хімія LFP має вагомі недоліки.По-перше, він містить менше енергії, ніж інші хімікати, які зараз використовуються, і, як такий, не може використовуватися для високопродуктивних транспортних засобів, таких як електромобілі Формули-1.Крім того, системам керування акумулятором (BMS) важко передбачити рівень заряду акумулятора.

Ви можете переглянути це відео, щоб дізнатися більше проLFPхімія і чому вона набуває популярності.