سیلندری در برابر صفحهای در برابر کیسهای: کدام باتری لیتیومی برتر است؟

از گوشی هوشمند در جیب شما تا وسیله نقلیه برقی در گاراژتان، باتری‌های لیتیوم-یون موتورهای ساکن دنیای الکتریفیه ما هستند. اما آیا تا به حال به تأثیر عمیق شکل آنها فکر کرده‌اید؟ انتخاب بین یک باتری استوانه‌ای، منشوری یا کیسه‌ای فقط مربوط به نحوه قرارگیری آن نیست؛ بلکه یک تصمیم مهندسی حیاتی است که بر چگالی انرژی، مدیریت حرارت، ایمنی و هزینه تأثیر می‌گذارد. در این بررسی عمیق، ویژگی‌های منحصر به فرد هر نوع فرم باتری را بررسی خواهیم کرد تا مشخص شود کدام طراحی برای کاربردهای مختلف برتری دارد.

مقایسه باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای و منشوری

1. شکل باتری: باتری‌های مربعی می‌توانند در هر اندازه‌ای طراحی شوند، برخلاف باتری‌های استوانه‌ای .

2. عملکرد نرخ شارژ/دشارژ: به دلیل محدودیت‌های فرآیند جوشکاری در باتری‌های چندتابه استوانه‌ای، عملکرد نرخی آن‌ها کمی ضعیف‌تر از باتری‌های منشوری چندتابه است.

3. پلتفرم تخلیه: باتری‌های لیتیومی که از مواد الکترود مثبت و منفی و الکترولیت یکسان استفاده می‌کنند، به طور نظری باید دارای پلتفرم تخلیه یکسانی باشند، اما پلتفرm تخلیه باتری‌های لیتیومی مربعی کمی بالاتر است.

4. کیفیت محصول: فرآیند ساخت باتری‌های استوانه‌ای نسبتاً بالغ است، احتمال ایجاد عیوب برش ثانویه در ورقه‌های الکترودی پایین است و فرآیند پیچش بالغ و کاملاً اتوماسیون شده است. در حالی که فرآیند انباشت هنوز به صورت نیمه‌دستی انجام می‌شود که تأثیر منفی بر کیفیت باتری دارد.

5. جوشکاری الکترود: جوشکاری الکترود باتری‌های استوانه‌ای آسان‌تر از باتری‌های لیتیومی مربعی است؛ الکترود باتری‌های لیتیومی مربعی مستعد جوش ضعیف است که بر کیفیت باتری تأثیر می‌گذارد.

6. مونتاژ بسته: باتری‌های استوانه‌ای کاربرد آسان‌تری دارند، بنابراین فناوری بسته‌بندی ساده است و تبادل حرارت نیز خوب است؛ در هنگام بسته‌بندی باتری‌های لیتیومی مربعی، باید مشکل تبادل حرارت حل شود.

7. ویژگی‌های ساختاری: فعالیت شیمیایی در گوشه‌های باتری‌های لیتیومی مربعی نسبتاً ضعیف است و چگالی انرژی باتری در طول استفاده طولانی‌مدت مستعد کاهش است که منجر به عمر کوتاه‌تر باتری می‌شود.

 

مقایسه باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای و باتری‌های لیتیومی پوچ

1. باتری‌های نرم‌پوش دارای عملکرد ایمنی بهتری هستند. باتری‌های نرم‌پوش در غلاف آلومینیوم-پلاستیک بسته‌بندی می‌شوند. در صورت بروز مشکل ایمنی، عموماً باتری‌های نرم‌پوش متورم شده یا ترک می‌خورند، برخلاف سلول‌های دارای غلاف فولادی یا آلومینیومی که ممکن است منفجر شوند. از نظر عملکرد ایمنی، این باتری‌ها نسبت به باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای برتری دارند.

2. باتری‌های پک نرم نسبتاً سبک هستند و در مقایسه با باتری‌های لیتیومی با پوسته فولادی با ظرفیت یکسان، 40٪ سبک‌تر و 20٪ سبک‌تر از باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای با پوسته آلومینیومی می‌باشند؛ همچنین مقاومت داخلی کمتری دارند که به طور قابل توجهی خودتفال را کاهش می‌دهد.

3. باتری‌های پاچ دارای عملکرد چرخه‌ای بهتر و عمر چرخه طولانی‌تری هستند و پس از 100 چرخه، 4 تا 7 درصد کمتر از باتری‌های استوانه‌ای آلومینیومی تخریب می‌شوند.

4. باتری‌های پاچ همچنین انعطاف‌پذیری طراحی بیشتری ارائه می‌دهند، امکان اشکال مختلف و طراحی‌های نازک‌تر را فراهم می‌کنند و می‌توانند به منظور برآوردن نیازهای خاص مشتری سفارشی‌سازی شوند و توسعه مدل‌های جدید سلول را ممکن می‌سازند. از سوی دیگر، باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای از این مزایا برخوردار نیستند.

۵. در مقایسه با باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای، سلول‌های پاچ دارای معایبی مانند سازگاری ضعیف‌تر، هزینه بالاتر و مستعدتر بودن به نشتی هستند. هزینه بالاتر را می‌توان از طریق تولید انبوه برطرف کرد، در حالی که نشتی را می‌توان با بهبود کیفیت فیلم آلومینیوم-پلاستیک کاهش داد.