Warum sind Lithiumbatterien meist zylindrisch oder prismatisch? Welche ist besser: Zylindrische oder prismatische Lithiumbatterien?

Die Formgestaltung von Lithiumbatterien (zylindrisch, prismatisch, Knopf usw.) ist ein umfassender Ausdruck ihrer Leistung, Herstellungsprozesse und Einsatzszenarien. Zylindrische und prismatische Lithiumbatterien haben sich durchgesetzt, da sie jeweils Vorteile in Bezug auf technologische Reife, Herstellungsprozesse, Leistung und Einsatzszenarien bieten.

1. Warum sind Lithiumbatterien überwiegend zylindrisch oder prismatisch?

(1) Hohe technologische Reife

• Zylindrische Batterien : Zylindrische Batterien (wie die 18650) waren der erste Typ von Lithiumbatterien, der großflächig kommerziell eingesetzt wurde. Sie verfügen über reife Produktionsprozesse, hohe Automatisierungsgrade und gute Konsistenz.

• Prismatische Batterien : Prismaformige Batterien werden in der Konsumgüterelektronik (wie Mobiltelefone und Laptops) weitgehend eingesetzt. Ihre Fertigungsprozesse wurden im Laufe der Jahre optimiert und sind technologisch reif.

(2) Einfache Fertigungsprozesse

• Zylindrische Batterien : Der Wicklungsprozess der Elektroden für zylindrische Batterien ist einfach, wodurch sie sich für Massenproduktion eignen. Darüber hinaus sind die Metallgehäuse einfach herzustellen.

• Prismatische Batterien : Prismaformige Batterien verwenden flexible Stapel- oder Wicklungsprozesse für Elektroden. Sie verfügen über metallene Gehäuse, die stabile Strukturen bieten.

(3) Hervorragende Leistung

• Zylindrische Batterien : Zylindrische Batterien haben eine hohe mechanische Stabilität und gute Wärmeabfuhr, wodurch sie für hochleistungsfähige Anwendungen geeignet sind.

• Prismatische Batterien : Prisma-Batterien haben eine hohe Raumausnutzung und Energiedichte, wodurch sie für kompakte Geräte geeignet sind.

(4) Breites Anwendungsspektrum

• Zylindrische Batterien : Zylindrische Batterien werden in elektrischen Fahrzeugen, Werkzeugen mit Akkubetrieb, Energiespeichersystemen und anderen Bereichen weitgehend eingesetzt.

• Prismatische Batterien : Prisma-Batterien haben eine wichtige Position in der Verbraucherelektronik, elektrischen Fahrzeugen, Energiespeichersystemen und anderen Bereichen.

2. Zylindrische Lithiumbatterien im Vergleich zu prismatischen Lithiumbatterien: Vor- und Nachteile

(1) Zylindrische Lithiumbatterien

• Vorteile :

  1. Reifes Fertigungsverfahren : Hoher Automatisierungsgrad, gute Konsistenz und geeignet für Massenproduktion.

  2. Hohe mechanische Festigkeit : Der Metallgehäuse bietet starke Widerstandsfähigkeit gegen Stoß und Vibration, was die Sicherheit erhöht.

  3. Gute Wärmeabfuhr : Das zylindrische Design vergrößert die Oberfläche, was eine gleichmäßige Wärmeverteilung und effiziente Abkühlung ermöglicht.

  4. Einfach kombinierbar : Sie können flexibel in Serie oder parallel angeordnet werden, um Akkupacks zu bilden, wodurch sie sich für hochleistungsfähige Anwendungen eignen.

• Nachteile :

  1. Niedrige Raumausnutzung : Lücken zwischen den Akkus bei der Zusammenstellung zu Packs verringern die gesamte Energiedichte.

  2. Höheres Gewicht : Die metallene Gehäuse vermindert das Gewicht, was für einen leichten Designansatz nicht ideal ist.

  3. Formbeschränkungen : Die zylindrische Form passt möglicherweise nicht gut zu den Raumvorgaben einiger spezialisierter Geräte.

(2) Prisma-Lithium-Batterien

• Vorteile :

  1. Hohe Raumnutzung : Prismatische Batterien können dicht gepackt werden, was Lücken innerhalb des Batteriepakets reduziert und die gesamte Energiedichte erhöht.

  2. Flexibles Design : Die Abmessungen und Formen können angepasst werden, um spezifische Geräteanforderungen zu erfüllen, wodurch eine starke Anpassungsfähigkeit geboten wird.

  3. Stabile Struktur : Die Metallgehäuse bietet eine gute mechanische Stabilität und Thermomanagement-Leistung.

  4. Einfach modularisierbar : Geeignet für modularen Design, erleichtert die Integration von großen Batteriepaketen.

• Nachteile :

  1. Komplexer Herstellungsprozess : Höhere Anforderungen an den Produktionsprozess, schwer zu gewährleistende Konsistenz und höhere Kosten.

  2. Schlechtere Wärmeabfuhr : Kleinere Oberfläche führt zu konzentrierter Wärme, wofür zusätzliche Thermomanagementsysteme erforderlich sind.

  3. Höheres Gewicht : Die metallene Verkleidung erhöht das Gewicht, was sich auf den Leichtbau auswirkt.

3. Zylindrische Lithiumbatterien vs. prismatische Lithiumbatterien: Welche ist besser?

(1) Aus der Perspektive der Anwendungsszenarien

• Zylindrische Batterien : Geeignet für Anwendungen mit hoher Leistung und hoher Konsistenz, wie Elektrofahrzeuge, Werkzeuge und Energiespeichersysteme.

• Prismatische Batterien : Geeignet für raumbeschränkte Anwendungen mit hohen Energie-Dichte-Anforderungen, wie Verbrauchselektronik, Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme.

(2) Aus der Perspektive der Leistung

• Zylindrische Batterien : Hohe mechanische Stabilität und gute Wärmeabfuhr, geeignet für Hochleistungs-Ausgaben.

• Prismatische Batterien : Hohe Energie-Dichte und hohe Raumnutzung, geeignet für kompakte Geräte.

(3) Aus Sicht der Fertigungsprozesse

• Zylindrische Batterien : reife Fertigungsprozesse, geeignet für Massenproduktion.

• Prismatische Batterien : Komplexe Fertigungsprozesse, aber flexible Designmöglichkeiten, geeignet für individuelle Anforderungen.

(4) Aus Sicht zukünftiger Trends

• Zylindrische Batterien : Großformatige Zylindermodule (wie das Tesla 4680) kombinieren die hohe Konsistenz von Zylindermodulen mit der hohen Energiedichte von prismatischen Modulen und werden in Zukunft wahrscheinlich zum Standard werden.

• Prismatische Batterien : Mit der Entwicklung der CTP-Technologie (Cell to Pack) werden die Vorteile von prismatischen Modulen hinsichtlich Energiedichte und Kosten weiter hervorgehoben.

Zusammenfassung

• Zylindrische Lithiumbatterien : Geeignet für hochleistungsfähige und konsistente Anwendungen, mit reifen Fertigungsprozessen und guter Wärmeabfuhr, aber geringerer Raumnutzung.

• Prismatische Lithiumbatterien : Geeignet für an Raumbeschränkungen gebundene Anwendungen mit hohen Energie-Dichte-Anforderungen, mit flexiblem Design, aber komplexen Fertigungsprozessen und schlechterer Wärmeabfuhr.

Was ist besser? Es gibt keine absolute Überlegenheit oder Unterlegenheit. Die Wahl zwischen zylindrischen und prismatischen Lithiumbatterien hängt von den spezifischen Anwendungsszenarien und Anforderungen ab:

• Wenn eine Hochleistungsausgabe und gute Wärmeabfuhr erforderlich sind, sind zylindrische Batterien die bessere Wahl.

• Wenn eine hohe Energiedichte und ein kompakt gestaltetes Design benötigt wird, bieten prismatische Batterien mehr Vorteile.

In Zukunft werden sowohl zylindrische als auch prismatische Lithiumbatterien mit der Entwicklung von Großformat-Zylinderbatterien und CTP-Technologie weiterhin wichtige Rollen in ihren jeweiligen Fachgebieten spielen.