Er zijn drie hoofdtypenlithium-ion batterijen(li-ion): cilindrische cellen, prismatische cellen en buidelcellen.In de EV-industrie draaien de meest veelbelovende ontwikkelingen rond cilindrische en prismatische cellen.Hoewel het cilindrische batterijformaat de afgelopen jaren het populairst is geweest, suggereren verschillende factoren dat prismatische cellen het over kunnen nemen.

Wat zijnPrismatische cellen

Aprismatische celis een cel waarvan de chemie is ingesloten in een stijve behuizing.Dankzij de rechthoekige vorm kunnen meerdere eenheden efficiënt in een batterijmodule worden gestapeld.Er zijn twee soorten prismatische cellen: de elektrodeplaten in de behuizing (anode, separator, kathode) zijn gestapeld of opgerold en afgevlakt.

Voor hetzelfde volume kunnen gestapelde prismatische cellen meer energie in één keer vrijgeven, wat betere prestaties oplevert, terwijl afgeplatte prismatische cellen meer energie bevatten, wat een langere levensduur biedt.

Prismatische cellen worden vooral gebruikt in energieopslagsystemen en elektrische voertuigen.Door hun grotere formaat zijn ze slechte kandidaten voor kleinere apparaten zoals e-bikes en mobiele telefoons.Daarom zijn ze beter geschikt voor energie-intensieve toepassingen.

Wat zijn cilindrische cellen

Acilindrische celis een cel ingesloten in een stijve cilinderbus.Cilindrische cellen zijn klein en rond, waardoor ze in apparaten van elk formaat kunnen worden gestapeld.In tegenstelling tot andere batterijformaten voorkomt de vorm zwelling, een ongewenst verschijnsel bij batterijen waarbij zich gassen ophopen in de behuizing.

Cilindrische cellen werden voor het eerst gebruikt in laptops, die tussen de drie en negen cellen bevatten.Ze wonnen vervolgens aan populariteit toen Tesla ze gebruikte in zijn eerste elektrische voertuigen (de Roadster en de Model S), die tussen de 6.000 en 9.000 cellen bevatten.

Cilindrische cellen worden ook gebruikt in e-bikes, medische apparaten en satellieten.Ze zijn vanwege hun vorm ook essentieel bij ruimteverkenning;andere celformaten zouden worden vervormd door de atmosferische druk.De laatste Rover die naar Mars is gestuurd, werkt bijvoorbeeld met cilindrische cellen.De krachtige elektrische raceauto's uit de Formule E gebruiken exact dezelfde cellen als de rover in hun batterij.

De belangrijkste verschillen tussen prismatische en cilindrische cellen

Vorm is niet het enige dat prismatische en cilindrische cellen onderscheidt.Andere belangrijke verschillen zijn hun grootte, het aantal elektrische aansluitingen en hun vermogen.

Maat

Prismatische cellen zijn veel groter dan cilindrische cellen en bevatten daarom meer energie per cel.Om een ​​globaal idee te geven van het verschil: een enkele prismatische cel kan dezelfde hoeveelheid energie bevatten als 20 tot 100 cilindrische cellen.Door het kleinere formaat van cilindrische cellen kunnen ze worden gebruikt voor toepassingen die minder stroom vereisen.Hierdoor worden ze voor een breder scala aan toepassingen gebruikt.

Verbindingen

Omdat prismatische cellen groter zijn dan cilindrische cellen, zijn er minder cellen nodig om dezelfde hoeveelheid energie te bereiken.Dit betekent dat batterijen die prismatische cellen gebruiken bij hetzelfde volume minder elektrische verbindingen hebben die moeten worden gelast.Dit is een groot voordeel voor prismatische cellen omdat er minder kans is op fabricagefouten.

Stroom

Cilindrische cellen kunnen minder energie opslaan dan prismatische cellen, maar ze hebben meer kracht.Dit betekent dat cilindrische cellen hun energie sneller kunnen ontladen dan prismatische cellen.De reden is dat ze meer aansluitingen per ampère-uur (Ah) hebben.Als gevolg hiervan zijn cilindrische cellen ideaal voor toepassingen met hoge prestaties, terwijl prismatische cellen ideaal zijn om de energie-efficiëntie te optimaliseren.

Voorbeelden van krachtige batterijtoepassingen zijn Formule E-raceauto's en de Ingenuity-helikopter op Mars.Beide vereisen extreme prestaties in extreme omgevingen.

Waarom prismatische cellen het overnemen

De EV-industrie evolueert snel en het is onzeker of prismatische cellen of cilindrische cellen de overhand zullen krijgen.Op dit moment zijn cilindrische cellen wijdverspreider in de EV-industrie, maar er zijn redenen om aan te nemen dat prismatische cellen aan populariteit zullen winnen.

Ten eerste bieden prismatische cellen de mogelijkheid om de kosten te verlagen door het aantal productiestappen te verminderen.Hun formaat maakt het mogelijk grotere cellen te vervaardigen, waardoor het aantal elektrische verbindingen dat moet worden gereinigd en gelast, wordt verminderd.

Prismatische batterijen zijn ook het ideale formaat voor de lithium-ijzerfosfaat (LFP)-chemie, een mix van materialen die goedkoper en beter toegankelijk zijn.In tegenstelling tot andere chemische stoffen gebruiken LFP-batterijen hulpbronnen die overal ter wereld aanwezig zijn.Ze vereisen geen zeldzame en dure materialen zoals nikkel en kobalt, die de kosten van andere celtypen omhoog drijven.

Er zijn sterke signalen dat LFP-prismatische cellen in opkomst zijn.In Azië gebruiken EV-fabrikanten al LiFePO4-batterijen, een type LFP-batterij in prismatisch formaat.Tesla verklaarde ook dat het in China vervaardigde prismatische batterijen is gaan gebruiken voor de standaardversies van zijn auto's.

De LFP-chemie heeft echter belangrijke nadelen.Ten eerste bevat het minder energie dan andere chemicaliën die momenteel worden gebruikt en kan het als zodanig niet worden gebruikt voor krachtige voertuigen zoals elektrische auto's uit de Formule 1.Bovendien hebben batterijmanagementsystemen (BMS) moeite met het voorspellen van het laadniveau van de batterij.

U kunt deze video bekijken voor meer informatie over deLFPchemie en waarom het aan populariteit wint.