Proč jsou lithiové baterie většinou válcové nebo prismové? Co je lepší: Válec či prismová lithiová baterie?

Tvarový design lithniových baterií (válcové, prismatické, tlačítkové atd.) je komplexním odrazem jejich výkonu, výrobních procesů a aplikacích. Válcové a prismatické lithniové baterie se staly hlavním proudem, protože mají přednosti v oblasti technologického dospělosti, výrobních procesů, výkonu a aplikací.

1. Proč jsou lithniové baterie většinou válcové nebo prismatické?

(1) Vysoká technologická dospělost

• Válcové baterie : Cylindrické baterie (jako 18650) byly prvním typem litiových baterií, které byly na velkou škálu komercializovány. Mají zralé výrobní procesy, vysokou úroveň automatizace a dobré soudržnosti.

• Prismové baterie : Prismové baterie jsou široce používány v spotřební elektronice (jako mobilní telefony a notebooky). Jejich výrobní procesy byly po letech optimalizovány a technologicky jsou zralé.

(2) Jednoduché výrobní procesy

• Válcové baterie : Válivý elektrodní proces pro cylindrické baterie je jednoduchý, což je dělá vhodnými pro hromadnou výrobu. Navíc jsou kovové obaly snadno vyráběny.

• Prismové baterie : Prizmatické baterie používají pružné procesy skládání nebo vějících elektrod. Mají kovové obaly, které poskytují stabilní struktury.

(3) Vynikající výkon

• Válcové baterie : Cylindrické baterie mají vysokou mechanickou pevnost a dobré odvádění tepla, což je činí vhodnými pro aplikace vysocej energie.

• Prismové baterie : Prizmatické baterie mají vysoké využití prostoru a energetickou hustotu, což je činí vhodnými pro kompaktní zařízení.

(4) Široké spektrum aplikací

• Válcové baterie : Cylindrické baterie jsou široce používány v elektrických autech, elektro nástrojích, systémech úložiště energie a dalších oborech.

• Prismové baterie : Prismatické baterie zaujímají důležité postavení v spotřebních elektronických přístrojích, elektrických autech, systémech úložiště energie a dalších oborech.

2. Cylindrické lithniumové baterie vs. Prismatické lithniumové baterie: Porovnání výhod a nevýhod

(1) Cylindrické lithniumové baterie

• Výhody :

  1. Dospělý výrobní proces : Vysoký stupeň automatizace, dobrá konzistence a vhodné pro hromadnou výrobu.

  2. Vysoká mechanická síla : Kovová obalová poskytuje silnou odolnost proti dopadům a vibracím, což zvyšuje bezpečnost.

  3. Dobré odvádění tepla : Válcový design zvyšuje povrchovou plochu, čímž umožňuje rovnoměrné rozdělení tepla a efektivní chlazení.

  4. Snadno kombinovatelné : Lze je flexibilně uspořádat v sérii nebo paralelně k vytvoření bateriových balíků, čímž jsou vhodné pro aplikace s vysokým výkonem.

• Nevýhody :

  1. Nízká využití prostoru : Mezery mezi bateriemi při sestavování do balení snižují celkovou energetickou hustotu.

  2. Větší hmotnost : Kovytné obaly přidávají hmotnost, což není ideální pro lehký design.

  3. Omezení tvaru : Válcovitý tvar nemusí dobře odpovídat prostorovým požadavkům některých specializovaných zařízení.

(2) Prismatické lithniové baterie

• Výhody :

  1. Vysoká využití prostoru : Prismatické baterie lze úzce balit, což snižuje mezeru v rámci sady baterií a zvyšuje celkovou energetickou hustotu.

  2. Flexibilní design : Rozměry a tvar lze upravit podle konkrétních požadavků zařízení, čímž nabízejí vysokou pružnost.

  3. Stabilní konstrukce : Kovová obálka poskytuje dobré mechanické síly a výkonnost termálního manažerství.

  4. Snadné modularizovat : Vhodné pro modulární návrh, usnadňuje integraci velkých bateriových balení.

• Nevýhody :

  1. Komplikovaný výrobní proces : Vyšší požadavky na výrobní proces, těžké zajistit konzistenci a vyšší náklady.

  2. Horší odvádění tepla : Menší povrchová plocha vedie k koncentrovanému teplu, čímž je třeba další systémy termálního řízení.

  3. Větší hmotnost : Kovytná obalová přidá váhu, což má nějaký dopad na lehký design.

3. Válcové lithniové baterie vs. Prizmatické lithniové baterie: Které je lepší?

(1) Z hlediska aplikací scénářů

• Válcové baterie : Přizpůsobeno pro vysokoprávní a vysokokonzistentní aplikace, jako jsou elektrická vozidla, elektropomocné nástroje a systémy úložiště energie.

• Prismové baterie : Vhodné pro aplikace se omezeným prostorem a vysokými požadavky na energetickou hustotu, jako jsou spotřební elektronika, elektrická vozidla a systémy úložišť energie.

(2) Z hlediska výkonu

• Válcové baterie : Vysoká mechanická síla a dobré odvádění tepla, vhodné pro vysokovýkonný výstup.

• Prismové baterie : Vysoká energetická hustota a vysoká využití prostoru, vhodné pro kompaktní zařízení.

(3) Z hlediska výrobních procesů

• Válcové baterie : Zrůžněné výrobní procesy, vhodné pro hromadnou výrobu.

• Prismové baterie : Složité výrobní procesy, ale pružný design, vhodný pro přizpůsobené potřeby.

(4) Z pohledu budoucích trendů

• Válcové baterie : Velkofilmové válcové baterie (jako Tesla 4680) kombinují vysokou konzistenci válcových baterií s vysokou energetickou hustotou blokových baterií a očekává se, že se stanou v budoucnu hlavním proudem.

• Prismové baterie : S rozvojem technologie CTP (Buněční do Batérie) budou výhody blokových baterií v oblasti energetické hustoty a nákladů ještě více zvýrazněny.

Shrnutí

• Válcové lithniové baterie : Vhodné pro aplikace s vysokým výkonem a vysokou konzistencí, s dospělými výrobními procesy a dobrým odvádění tepla, ale nižším využitím prostoru.

• Prismové lithniové baterie : Vhodné pro aplikace omezené v prostoru s požadavky na vysokou hustotu energie, s flexibilním designem, ale složitými výrobními procesy a horším odváděním tepla.

Co je lepší? Neexistuje absolutní převaha ani inferiorita. Volba mezi válcovými a prismovými lithniovými bateriemi závisí na konkrétním použití a požadavcích:

• Pokud jsou vyžadovány vysoký výkon a dobré odtěvření tepla, jsou válcové baterie lepší volbou.

• Pokud jsou vyžadovány vysoká energiová hustota a kompaktní návrh, jsou blokové baterie výhodnější.

V budoucnu, s rozvojem velkofilmových válcových baterií a technologie CTP, budou jak válcové, tak i blokové lithniové baterie nadále sehrávat důležité role v jejich respektive oblastech působnosti.