Cylindrisk mod. prismatisk mod. pung: Hvilken lithiumbatteritype er den bedste?

Fra smartphoneen i lommen til elbilen i garagen er litium-ion-batterier de tavse arbejdsheste i vores elektrificerede verden. Men har du nogensinde overvejet, hvor stor en betydning deres form har? Valget mellem et cylindrisk, prisme- eller poselignende batteri handler ikke kun om, hvordan det passer; det er et afgørende ingeniørvalg, som påvirker energitæthed, varmehåndtering, sikkerhed og omkostninger. I denne dybdedive vil vi udforske de unikke egenskaber ved hver formfaktor for at afsløre, hvilken design er bedst egnet til forskellige anvendelser.

Sammenligning af cylindriske og prismatiske litiumbatterier

1. Batteriform: Firkantede batterier kan designes i enhver størrelse, i modsætning til cylindriske batterier .

2. Hastighedsydeevne: På grund af begrænsninger i svejseprocessen for multi-tab i cylindriske batterier, er hastighedsydeevnen lidt ringere end hos prismeformede multi-tab-batterier.

3. Afladningsplatform: Lithiumbatterier, der bruger de samme positive og negative elektrodematerialer og elektrolytter, bør teoretisk set have den samme afladningsplatform, men afladningsplatformen for firkantede lithiumbatterier er let højere.

4. Produktkvalitet: Fremstillingsprocessen for cylindriske batterier er relativt moden, sandsynligheden for sekundære skærefejl i elektrodepladerne er lav, og vikleprocessen er moden og højt automatiseret. Staplingsprocessen udføres stadig på en halvmanuel måde, hvilket har en negativ indvirkning på batterikvaliteten.

5. Elektodesvejsning: Cylindriske batterielektroder er nemmere at svejse sammenlignet med elektroder i firkantede lithiumbatterier; elektroder i firkantede lithiumbatterier har tendens til dårlig svejsning, hvilket påvirker batterikvaliteten.

6. Pakkeassemblage: Cylindriske batterier er nemmere at bruge, så pakkningsteknologien er enkel, og varmeafledningen er god; ved pakning af firkantede litiumbatterier skal varmeafledningsproblemet løses.

7. Strukturelle egenskaber: Den kemiske aktivitet i hjørnerne af firkantede litiumbatterier er relativt ringe, og energitætheden i batteriet har tendens til at aftage ved langvarig brug, hvilket resulterer i en kortere batterilevetid.

 

Sammenligning af cylindriske litiumbatterier og blødpakninger af litiumbatterier

1. Blødpakker har bedre sikkerhedsegenskaber. Blødpakker er pakket ind i alu-plastfilm. I tilfælde af et sikkerhedsproblem vil blødpakker som regel blot svulme op og sprække, i modsætning til stål- eller aluminiumsindkapslede celler, som kan eksplodere. Set fra sikkerhedssynspunkt er de overlegne i forhold til cylindriske litiumbatterier.

2. Soft-pack-batterier er relativt lette, vejer 40 % mindre end stålkapslede lithiumbatterier med samme kapacitet og 20 % mindre end cylindriske aluminiumskapslede lithiumbatterier; de har også lavere indre modstand, hvilket markant reducerer egenudladning.

3. Pouch-batterier tilbyder overlegen cyklusydeevne og en længere cykluslevetid, idet de viser 4–7 % mindre nedbrydning efter 100 cykluser sammenlignet med cylindriske aluminiumskapslede batterier.

4. Pouch-batterier tilbyder desuden større designfleksibilitet, hvilket gør det muligt at lave forskellige former og tyndere designs, og kan tilpasses for at opfylde specifikke kundekrav, hvilket letter udviklingen af nye cellemodeller. Cylindriske lithiumbatterier har derimod ikke disse fordele.

5. I forhold til cylindriske lithiumbatterier har pungceller ulemper som ringere konsistens, højere omkostninger og større tendens til udledning. De højere omkostninger kan afhjælpes gennem massiv produktion, mens udledning kan reduceres ved at forbedre kvaliteten af aluminium-plast-folien.