Er zijn drie hoofdtypen.lithium-ionbatterijen(Li-ion): cilindrische cellen, prismatische cellen en pouchcellen. In de elektrische auto-industrie draaien de meest veelbelovende ontwikkelingen rond cilindrische en prismatische cellen. Hoewel de cilindrische batterijvorm de afgelopen jaren het populairst is geweest, wijzen verschillende factoren erop dat prismatische cellen de overhand zouden kunnen krijgen.

Wat zijnPrismatische cellen

Aprismatische celEen prismatische cel is een cel waarvan de chemische samenstelling is ingesloten in een stijve behuizing. De rechthoekige vorm maakt het mogelijk om meerdere cellen efficiënt op elkaar te stapelen in een batterijmodule. Er zijn twee typen prismatische cellen: de elektrodeplaten binnen de behuizing (anode, separator, kathode) zijn ofwel op elkaar gestapeld ofwel opgerold en platgedrukt.

Bij hetzelfde volume kunnen gestapelde prismatische cellen meer energie tegelijk vrijgeven, wat betere prestaties oplevert, terwijl platte prismatische cellen meer energie opslaan, wat een langere levensduur biedt.

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

Wat zijn cilindrische cellen?

Acilindrische celEen cilindrische batterij is een cel die is ingesloten in een stijve cilindervormige behuizing. Cilindrische batterijen zijn klein en rond, waardoor ze in apparaten van alle formaten kunnen worden gestapeld. In tegenstelling tot andere batterijformaten voorkomt hun vorm zwelling, een ongewenst verschijnsel waarbij gassen zich in de behuizing ophopen.

Cilindrische cellen werden voor het eerst gebruikt in laptops, die tussen de drie en negen cellen bevatten. Ze werden vervolgens populairder 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 ook essentieel voor ruimteverkenning vanwege hun vorm; andere celvormen zouden vervormen door de atmosferische druk. De laatste rover die naar Mars is gestuurd, werkt bijvoorbeeld met cilindrische cellen. De krachtige elektrische raceauto's van de Formule E gebruiken exact dezelfde cellen als de rover in hun accu.

De belangrijkste verschillen tussen prismatische en cilindrische cellen

De vorm is niet het enige verschil tussen prismatische en cilindrische cellen. Andere belangrijke verschillen zijn de grootte, het aantal elektrische aansluitingen en het vermogen.

Maat

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

Verbindingen

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

Stroom

Cilindrische cellen slaan mogelijk minder energie op dan prismatische cellen, maar ze hebben een hoger vermogen. Dit betekent dat cilindrische cellen hun energie sneller kunnen ontladen dan prismatische cellen. De reden hiervoor is dat ze meer aansluitingen per ampère-uur (Ah) hebben. Daardoor zijn cilindrische cellen ideaal voor hoogwaardige toepassingen, terwijl prismatische cellen ideaal zijn voor het optimaliseren van de energie-efficiëntie.

Voorbeelden van toepassingen voor hoogwaardige batterijen zijn Formule E-racewagens en de Ingenuity-helikopter op Mars. Beide vereisen extreme prestaties in extreme omstandigheden.

Waarom prismatische cellen mogelijk de overhand krijgen

De elektrische auto-industrie ontwikkelt zich snel en het is onzeker of prismatische of cilindrische cellen de overhand zullen krijgen. Momenteel zijn cilindrische cellen het meest gangbaar in de elektrische auto-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 de productie van grotere cellen mogelijk, waardoor het aantal elektrische verbindingen dat gereinigd en gelast moet worden, afneemt.

Prismatische batterijen zijn ook het ideale formaat voor de lithium-ijzerfosfaat (LFP)-chemie, een mix van materialen die goedkoper en gemakkelijker verkrijgbaar zijn. In tegenstelling tot andere chemische samenstellingen gebruiken LFP-batterijen grondstoffen die overal ter wereld te vinden zijn. Ze vereisen geen zeldzame en dure materialen zoals nikkel en kobalt, die de kosten van andere celtypen juist opdrijven.

Er zijn sterke aanwijzingen dat LFP-prismacellen in opkomst zijn. In Azië gebruiken fabrikanten van elektrische voertuigen al LiFePO4-batterijen, een type LFP-batterij in prismatische vorm. Tesla heeft ook aangegeven dat het is begonnen met het gebruik van in China geproduceerde prismabatterijen voor de standaardversies van zijn auto's.

De LFP-chemie kent echter belangrijke nadelen. Ten eerste bevat het minder energie dan andere chemische samenstellingen die momenteel in gebruik zijn en kan het daarom niet worden gebruikt voor krachtige voertuigen zoals elektrische Formule 1-auto's. Bovendien hebben batterijbeheersystemen (BMS) moeite met het voorspellen van het laadniveau van de batterij.

Je kunt deze video bekijken om meer te weten te komen over deLFPScheikunde en waarom het aan populariteit wint.