Valcové, hranolové alebo vreckové: Ktorá lítiová batéria je najlepšia?

Od smartfónu v družbe po elektrické vozidlo v garáži – batérie typu lithium-ion sú tichými pracovníkmi nášho elektrifikovaného sveta. Ale zamysleli ste sa niekedy nad vplyvom ich tvaru? Voľba medzi valcovou, hranolovou alebo vreckovou batériou nie je len otázkou toho, ako sa batéria zmestí; ide o kľúčové inžinierske rozhodnutie, ktoré ovplyvňuje energetickú hustotu, odvod tepla, bezpečnosť a náklady. V tomto podrobnom prehľade rozoberieme jedinečné vlastnosti každého tvaru, aby sme zistili, ktorý dizajn prevláda v rôznych aplikáciách.

Porovnanie valcových a hranolových lítiových batérií

1. Tvar batérie: Štvorcové batérie je možné navrhnúť v ľubovoľnej veľkosti, na rozdiel od válecové Baterie .

2. Výkon pri vybíjaní: Kvôli obmedzeniam zváracieho procesu viacnásobných kontaktov valcových batérií je výkon pri vybíjaní mierne horší v porovnaní s hranolovými batériami s viacerými kontaktmi.

3. Vybíjacia charakteristika: Lithiové batérie používajúce rovnaké materiály kladnej a zápornej elektródy a elektrolyty by teoreticky mali mať rovnakú vybíjaciu charakteristiku, ale vybíjacia charakteristika štvorcových lithiových batérií je o niečo vyššia.

4. Kvalita výrobku: Výrobný proces valcových batérií je relatívne zrelý, pravdepodobnosť sekundárnych chýb pri strihaní elektród je nízka a proces navíjania je zrelý a vysoce automatizovaný. Proces skladania sa stále vykonáva polomanuálne, čo negatívne ovplyvňuje kvalitu batérie.

5. Zváranie elektród: Elektródy valcovej batérie je jednoduchšie zvárať ako elektródy štvorcovej lithium-iontovej batérie; elektródy štvorcovej lithium-iontovej batérie sú náchylné na zlé zváranie, čo ovplyvňuje kvalitu batérie.

6. Zostavenie balenia: Valcové batérie sú jednoduchšie na použitie, preto je technológia zabalenia jednoduchá a odvádzanie tepla je dobré; pri batoch štvorcových lítiových batérií je potrebné vyriešiť problém odvádzania tepla.

7. Štrukturálne vlastnosti: Chemická aktivita v rohoch štvorcových lítiových batérií je relatívne slabá a energetická hustota batérie má tendenciu klesať pri dlhodobom používaní, čo vedie k skrateniu životnosti batérie.

 

Porovnanie valcových lítiových batérií a batérií v ochrannom obale

1. Batérie v mäkkom obale majú lepší bezpečnostný výkon. Batérie v mäkkom obale sú zabalené v hliníkovo-plastovej fólii. V prípade bezpečnostného problému sa batérie v mäkkom obale zvyčajne iba nadúvajú alebo prasknú, na rozdiel od oceľových alebo hliníkových článkov, ktoré môžu explodovať. Pokiaľ ide o bezpečnostný výkon, prevyšujú valcové lítiové batérie.

2. Soft-pack batérie sú relatívne ľahké, vážia o 40 % menej ako oceľové lithium-iontové batérie rovnakej kapacity a o 20 % menej ako valcové hliníkové lithium-iontové batérie; majú tiež nižší vnútorný odpor, čo výrazne znižuje samovybíjanie.

3. Batérie typu pouch ponúkajú lepší cyklický výkon a dlhšiu životnosť, po 100 cykloch vykazujú o 4 % až 7 % menšie degradácie v porovnaní s valcovými hliníkovými batériami.

4. Batérie typu pouch tiež ponúkajú väčšiu flexibilitu pri návrhu, umožňujú rôzne tvary a tenšie konštrukcie a dajú sa prispôsobiť špecifickým požiadavkám zákazníkov, čo umožňuje vývoj nových modelov článkov. Valcové lithium-iontové batérie naopak tieto výhody nemajú.

5. V porovnaní s valcovými batériami mávajú tvarové články nevýhody, ako napríklad horšiu konzistenciu, vyššie náklady a väčšiu náchylnosť na únik. Vyššie náklady je možné vyriešiť veľkosériovou výrobou, zatiaľ čo únik je možné znížiť zlepšením kvality hliníkovo-plastickej fólie.