Има три основни видалитиево-йонни батерии(литиево-йонни): цилиндрични клетки, призматични клетки и торбичести клетки. В индустрията за електрически превозни средства най-обещаващите разработки са свързани с цилиндрични и призматични клетки. Въпреки че цилиндричният формат на батериите е най-популярен през последните години, няколко фактора предполагат, че призматичните клетки може да завладеят пазара.

Какво представляватПризматични клетки

Апризматична клеткае клетка, чийто химичен състав е затворен в твърд корпус. Правоъгълната ѝ форма позволява ефективно подреждане на множество устройства в батериен модул. Има два вида призматични клетки: електродните листове вътре в корпуса (анод, сепаратор, катод) са или подредени, или навити и сплескани.

За същия обем, подредените призматични клетки могат да освободят повече енергия наведнъж, предлагайки по-добра производителност, докато плоските призматични клетки съдържат повече енергия, предлагайки по-голяма издръжливост.

Призматичните клетки се използват главно в системи за съхранение на енергия и електрически превозни средства. По-големият им размер ги прави лоши кандидати за по-малки устройства като електрически велосипеди и мобилни телефони. Следователно, те са по-подходящи за енергоемки приложения.

Какво представляват цилиндричните клетки

Ацилиндрична клеткае клетка, затворена в твърд цилиндричен корпус. Цилиндричните клетки са малки и кръгли, което прави възможно подреждането им в устройства с всякакви размери. За разлика от други формати батерии, тяхната форма предотвратява подуване, нежелано явление при батериите, при което в корпуса се натрупват газове.

Цилиндричните клетки са използвани за първи път в лаптопи, които са съдържали между три и девет клетки. След това те придобиват популярност, когато Tesla ги използва в първите си електрически превозни средства (Roadster и Model S), които съдържат между 6000 и 9000 клетки.

Цилиндричните клетки се използват също в електрически велосипеди, медицински устройства и сателити. Те са от съществено значение и при изследването на космоса поради формата си; други формати на клетките биха се деформирали от атмосферното налягане. Последният роувър, изпратен на Марс, например, работи с цилиндрични клетки. Високопроизводителните електрически състезателни автомобили от Формула Е използват абсолютно същите клетки като роувъра в своята батерия.

Основните разлики между призматичните и цилиндричните клетки

Формата не е единственото нещо, което различава призматичните от цилиндричните клетки. Други важни разлики включват техния размер, броят на електрическите връзки и изходната им мощност.

Размер

Призматичните клетки са много по-големи от цилиндричните клетки и следователно съдържат повече енергия на клетка. За да се даде груба представа за разликата, една призматична клетка може да съдържа същото количество енергия, колкото 20 до 100 цилиндрични клетки. По-малкият размер на цилиндричните клетки означава, че те могат да се използват за приложения, които изискват по-малко енергия. В резултат на това те се използват за по-широк спектър от приложения.

Връзки

Тъй като призматичните клетки са по-големи от цилиндричните, са необходими по-малко клетки, за да се постигне същото количество енергия. Това означава, че за същия обем, батериите, които използват призматични клетки, имат по-малко електрически връзки, които трябва да бъдат заварени. Това е основно предимство за призматичните клетки, защото има по-малко възможности за производствени дефекти.

Мощност

Цилиндричните клетки може да съхраняват по-малко енергия от призматичните, но имат повече мощност. Това означава, че цилиндричните клетки могат да разреждат енергията си по-бързо от призматичните. Причината е, че те имат повече връзки на амперчас (Ah). В резултат на това цилиндричните клетки са идеални за високопроизводителни приложения, докато призматичните клетки са идеални за оптимизиране на енергийната ефективност.

Примери за приложения на високопроизводителни батерии включват състезателните автомобили от Формула Е и хеликоптера Ingenuity на Марс. И двете изискват изключителни характеристики в екстремни условия.

Защо призматичните клетки може да превземат контрола

Индустрията на електрическите превозни средства се развива бързо и не е сигурно дали призматичните или цилиндричните клетки ще преобладават. В момента цилиндричните клетки са по-разпространени в индустрията за електрически превозни средства, но има основания да се смята, че призматичните клетки ще наберат популярност.

Първо, призматичните клетки предлагат възможност за намаляване на разходите чрез намаляване на броя на производствените стъпки. Техният формат позволява производството на по-големи клетки, което намалява броя на електрическите връзки, които трябва да бъдат почистени и заварени.

Призматичните батерии са идеалният формат и за литиево-железния фосфат (LFP) – смес от материали, които са по-евтини и по-достъпни. За разлика от други химични процеси, LFP батериите използват ресурси, които са навсякъде по планетата. Те не изискват редки и скъпи материали като никел и кобалт, които оскъпяват другите видове клетки.

Има силни сигнали, че се появяват призматични LFP клетки. В Азия производителите на електрически превозни средства вече използват LiFePO4 батерии, вид LFP батерия в призматичен формат. Tesla също така заяви, че е започнала да използва призматични батерии, произведени в Китай, за стандартните версии на своите автомобили.

Химичният състав на LFP обаче има важни недостатъци. Първо, той съдържа по-малко енергия от другите използвани в момента химични състави и като такъв не може да се използва за високопроизводителни превозни средства като електрическите автомобили от Формула 1. Освен това, системите за управление на батериите (BMS) трудно предсказват нивото на заряд на батерията.

Можете да гледате това видео, за да научите повече заЛФПхимия и защо тя набира популярност.