Válcové, hranolové nebo sáčkové: Který typ lithiové baterie je nejlepší?

Od chytrého telefonu v kapse po elektrické vozidlo v garáži – lithiové iontové baterie jsou nenápadnými pracovníky našeho elektrifikovaného světa. Ale zamysleli jste se někdy nad tím, jaký hluboký dopad má jejich tvar? Volba mezi válcovou, hranolovou nebo sáčkovou baterií není jen otázkou toho, jak dobře se vejde; jde o rozhodující inženýrské rozhodnutí, které ovlivňuje hustotu energie, odvod tepla, bezpečnost a náklady. V tomto podrobném článku rozebereme specifické vlastnosti jednotlivých tvarů baterií a odhalíme, který design je nejvhodnější pro různé aplikace.

Porovnání válcových a hranolových lithiových baterií

1. Tvar baterie: Čtvercové baterie lze navrhnout v libovolné velikosti, na rozdíl od válcové baterie .

2. Výkon při vysokém nabíjecím/vybíjecím proudu: Kvůli omezením svařovacího procesu u vícekontaktních válcových baterií je jejich výkon při vysokém proudu mírně horší než u hranolových baterií s více kontakty.

3. Vybíjecí platforma: Lithiové baterie používající stejné materiály kladné a záporné elektrody a elektrolyty by teoreticky měly mít stejnou vybíjecí platformu, ale vybíjecí platforma čtvercových lithiových baterií je mírně vyšší.

4. Kvalita výrobku: Výrobní proces válcových baterií je relativně vyzrálý, pravděpodobnost sekundárních defektů řezání elektrod je nízká a proces navíjení je vyzrálý a vysoce automatizovaný. Proces skládání je stále prováděn na poloviční úrovni ručně, což negativně ovlivňuje kvalitu baterie.

5. Svařování elektrod: Elektrody válcových baterií je snazší svařovat než elektrody čtvercových lithiových baterií; elektrody čtvercových lithiových baterií jsou náchylné k špatnému svařování, což ovlivňuje kvalitu baterie.

6. Sestava balení: Válcové baterie jsou snadněji použitelné, proto je technologie balení jednoduchá a odvod tepla dobrá; u čtvercových lithiových baterií je třeba vyřešit problém s odvodem tepla.

7. Konstrukční vlastnosti: Chemická aktivita v rozích čtvercových lithiových baterií je relativně nižší a hustota energie baterie má sklon k poklesu při dlouhodobém používání, což vede ke zkrácení životnosti baterie.

 

Porovnání válcových lithiových baterií a baterií v laminátových pouzdrech

1. Měkké baterie mají lepší bezpečnostní vlastnosti. Měkké baterie jsou zabalené v hliníko-plastové fólii. V případě bezpečnostního problému se měkké baterie obvykle pouze nadmutí nebo prasknou, na rozdíl od ocelových nebo hliníkových článků, které mohou explodovat. Co se týče bezpečnostních vlastností, jsou lepší než válcové lithiové baterie.

2. Baterie v soft-pack provedení jsou relativně lehké, váží o 40 % méně než ocelové lithiové baterie stejné kapacity a o 20 % méně než válcové lithiové baterie s hliníkovým pouzdrem; mají také nižší vnitřní odpor, což výrazně snižuje samovybíjení.

3. Pochvy baterie nabízejí lepší cyklový výkon a delší životnost, po 100 cyklech vykazují o 4 % až 7 % nižší degradaci ve srovnání s válcovými bateriemi s hliníkovým pouzdrem.

4. Pochvy baterie také nabízejí větší flexibilitu v návrhu, umožňují různé tvary a tenčí konstrukce a lze je přizpůsobit konkrétním požadavkům zákazníků, což umožňuje vývoj nových modelů článků. Válcové lithiové baterie naopak tyto výhody nemají.

5. Ve srovnání s válcovými lithiovými bateriemi mají pouzdrové články nevýhody, jako je horší konzistence, vyšší náklady a větší náchylnost k úniku elektrolytu. Vyšší náklady lze řešit velkosériovou výrobou, zatímco únik lze snížit zlepšením kvality hliníko-plastové fólie.