Det finns tre huvudtyper avlitiumjonbatterier(litiumjon): cylindriska celler, prismatiska celler och påsceller. Inom elbilsindustrin kretsar de mest lovande utvecklingarna kring cylindriska och prismatiska celler. Medan det cylindriska batteriformatet har varit det mest populära de senaste åren, tyder flera faktorer på att prismatiska celler kan ta över.

Vad ärPrismatiska celler

Enprismatisk cellär en cell vars kemiska struktur är innesluten i ett styvt hölje. Dess rektangulära form möjliggör effektiv stapling av flera enheter i en batterimodul. Det finns två typer av prismatiska celler: elektrodskikten inuti höljet (anod, separator, katod) är antingen staplade eller rullade och tillplattade.

För samma volym kan staplade prismatiska celler frigöra mer energi samtidigt, vilket ger bättre prestanda, medan tillplattade prismatiska celler innehåller mer energi och ger mer hållbarhet.

Prismatiska celler används främst i energilagringssystem och elfordon. Deras större storlek gör dem dåliga kandidater för mindre enheter som elcyklar och mobiltelefoner. Därför är de bättre lämpade för energiintensiva tillämpningar.

Vad är cylindriska celler

Encylindrisk cellär en cell innesluten i en styv cylinderformad burk. Cylindriska celler är små och runda, vilket gör det möjligt att stapla dem i enheter av alla storlekar. Till skillnad från andra batteriformat förhindrar deras form svullnad, ett oönskat fenomen i batterier där gaser ansamlas i höljet.

Cylindriska celler användes först i bärbara datorer, som innehöll mellan tre och nio celler. De blev sedan populärare när Tesla använde dem i sina första elbilar (Roadster och Model S), som innehöll mellan 6 000 och 9 000 celler.

Cylindriska celler används också i elcyklar, medicintekniska produkter och satelliter. De är också viktiga vid rymdutforskning på grund av sin form; andra cellformat skulle deformeras av atmosfärstrycket. Den senaste rovern som skickades till Mars, till exempel, använder cylindriska celler. Formel E:s högpresterande elektriska racerbilar använder exakt samma celler som rovern i sitt batteri.

De viktigaste skillnaderna mellan prismatiska och cylindriska celler

Formen är inte det enda som skiljer prismatiska och cylindriska celler åt. Andra viktiga skillnader inkluderar deras storlek, antalet elektriska anslutningar och deras effekt.

Storlek

Prismatiska celler är mycket större än cylindriska celler och innehåller därför mer energi per cell. För att ge en grov uppfattning om skillnaden kan en enda prismatisk cell innehålla samma mängd energi som 20 till 100 cylindriska celler. Den mindre storleken på cylindriska celler innebär att de kan användas för tillämpningar som kräver mindre energi. Som ett resultat används de för ett bredare spektrum av tillämpningar.

Anslutningar

Eftersom prismatiska celler är större än cylindriska celler behövs färre celler för att uppnå samma mängd energi. Det betyder att batterier som använder prismatiska celler har färre elektriska anslutningar som behöver svetsas för samma volym. Detta är en stor fördel för prismatiska celler eftersom det finns färre möjligheter till tillverkningsfel.

Driva

Cylindriska celler kan lagra mindre energi än prismatiska celler, men de har mer effekt. Det betyder att cylindriska celler kan urladda sin energi snabbare än prismatiska celler. Anledningen är att de har fler anslutningar per ampèretimme (Ah). Som ett resultat är cylindriska celler idealiska för högpresterande applikationer medan prismatiska celler är idealiska för att optimera energieffektiviteten.

Exempel på högpresterande batteritillämpningar inkluderar Formel E-racerbilar och Ingenuity-helikoptern på Mars. Båda kräver extrema prestanda i extrema miljöer.

Varför prismatiska celler kan ta över

Elbilsindustrin utvecklas snabbt, och det är osäkert om prismatiska celler eller cylindriska celler kommer att dominera. För närvarande är cylindriska celler mer utbredda inom elbilsindustrin, men det finns skäl att tro att prismatiska celler kommer att öka i popularitet.

För det första erbjuder prismatiska celler en möjlighet att sänka kostnaderna genom att minska antalet tillverkningssteg. Deras format gör det möjligt att tillverka större celler, vilket minskar antalet elektriska anslutningar som behöver rengöras och svetsas.

Prismatiska batterier är också det ideala formatet för litiumjärnfosfat (LFP)-kemi, en blandning av material som är billigare och mer tillgängliga. Till skillnad från andra kemiska processer använder LFP-batterier resurser som finns överallt på planeten. De kräver inte sällsynta och dyra material som nickel och kobolt som driver upp kostnaden för andra celltyper.

Det finns starka signaler om att LFP-prismatiska celler är på väg att växa fram. I Asien använder elbilstillverkare redan LiFePO4-batterier, en typ av LFP-batteri i prismatiskt format. Tesla uppgav också att de har börjat använda prismatiska batterier tillverkade i Kina för standardversionerna av sina bilar.

LFP-kemin har dock viktiga nackdelar. För det första innehåller den mindre energi än andra kemiska metoder som används för närvarande och kan därför inte användas för högpresterande fordon som Formel 1-elbilar. Dessutom har batterihanteringssystem (BMS) svårt att förutsäga batteriets laddningsnivå.

Du kan titta på den här videon för att lära dig mer omLFPkemi och varför den blir alltmer populär.