Zylindrisch vs. Prismatisch vs. Beutel: Welche Lithium-Batterie ist überlegen?

Von dem Smartphone in Ihrer Tasche bis zum Elektrofahrzeug in Ihrer Garage – Lithium-Ionen-Batterien sind die unsichtbaren Arbeitstiere unserer elektrifizierten Welt. Haben Sie sich jedoch jemals Gedanken über die tiefgreifende Bedeutung ihrer Form gemacht? Die Wahl zwischen einer zylindrischen, prismatischen oder taschenförmigen (Pouch) Batterie betrifft nicht nur die Passform, sondern ist eine entscheidende ingenieurtechnische Entscheidung, die Auswirkungen auf Energiedichte, Wärmemanagement, Sicherheit und Kosten hat. In diesem ausführlichen Beitrag analysieren wir die einzigartigen Eigenschaften jedes Bauform-Designs, um aufzuzeigen, welches Design für unterschiedliche Anwendungen am besten geeignet ist.

Vergleich von zylindrischen und prismatischen Lithium-Batterien

1. Batterieform: Quadratische Batterien können in beliebiger Größe konstruiert werden, im Gegensatz zu zylindrische Batterien .

2. Lastverhalten: Aufgrund der Beschränkungen des Schweißverfahrens bei Mehrfachanschlüssen (Multi-Tabs) bei zylindrischen Batterien ist das Lastverhalten geringfügig schlechter als bei prismatischen Multi-Tab-Batterien.

3. Entladeplattform: Lithiumbatterien, die die gleichen positiven und negativen Elektrodenmaterialien und Elektrolyte verwenden, sollten theoretisch die gleiche Entladeplattform aufweisen, doch die Entladeplattform von prismatischen Lithiumbatterien ist leicht höher.

4. Produktqualität: Das Herstellungsverfahren von Zylindervolt ist relativ ausgereift, die Wahrscheinlichkeit von sekundären Schneidefehlern in den Elektrodenfolien ist gering, und der Wickelprozess ist ausgereift und hochautomatisiert. Der Stapelprozess wird weiterhin halb manuell durchgeführt, was sich nachteilig auf die Batteriequalität auswirkt.

5. Elektrodenschweißen: Die Elektroden von Zylindervolt lassen sich leichter schweißen als die von prismatischen Lithiumbatterien; bei den Elektroden von prismatischen Lithiumbatterien treten häufig schlechte Schweißverbindungen auf, was die Batteriequalität beeinträchtigt.

6. Pack-Montage: Zylindrische Batterien sind leichter zu handhaben, sodass die Verpackungstechnologie einfach ist und die Wärmeableitung gut ist; bei der Verpackung von prismatischen Lithiumbatterien muss das Problem der Wärmeableitung gelöst werden.

7. Strukturelle Eigenschaften: Die chemische Aktivität an den Ecken prismatischer Lithiumbatterien ist relativ gering, und die Energiedichte der Batterie neigt bei langfristiger Nutzung zum Abbau, was eine kürzere Lebensdauer der Batterie zur Folge hat.

 

Vergleich zylindrischer Lithiumbatterien und Lithium-Prallzellen

1. Softpack-Batterien weisen eine bessere Sicherheitsleistung auf. Softpack-Batterien sind in Aluminium-Kunststoff-Folie verpackt. Im Falle eines Sicherheitsproblems blähen sich Softpack-Batterien in der Regel auf und reißen, im Gegensatz zu stahl- oder aluminiumverkleideten Zellen, die explodieren können. Hinsichtlich der Sicherheitsleistung sind sie zylindrischen Lithiumbatterien überlegen.

2. Softpack-Batterien sind relativ leicht und wiegen 40 % weniger als stahlgehäuste Lithiumbatterien gleicher Kapazität und 20 % weniger als zylindrische aluminiumgehäuste Lithiumbatterien; außerdem weisen sie einen geringeren Innenwiderstand auf, was die Selbstentladung deutlich reduziert.

3. Beutelbatterien bieten eine überlegene Zyklenleistung und eine längere Zyklenlaufzeit und weisen nach 100 Zyklen 4 % bis 7 % weniger Degradation auf als zylindrische aluminiumgehäuste Batterien.

4. Beutelbatterien bieten zudem eine größere Gestaltungsfreiheit, ermöglichen verschiedene Formen und dünnere Designs und können an spezifische Kundenanforderungen angepasst werden, wodurch die Entwicklung neuer Zellenmodelle ermöglicht wird. Zylindrische Lithiumbatterien hingegen verfügen nicht über diese Vorteile.

5. Im Vergleich zu zylindrischen Lithiumbatterien weisen Pouch-Zellen Nachteile wie eine schlechtere Konsistenz, höhere Kosten und eine größere Anfälligkeit für Leckagen auf. Die höheren Kosten können durch Großserienproduktion ausgeglichen werden, während Leckagen durch eine verbesserte Qualität der Aluminium-Kunststoff-Folie reduziert werden können.