Hi ha tres tipus principals debateries de ions de liti(Li-ió): cèl·lules cilíndriques, cèl·lules prismàtiques i cèl·lules de bossa.A la indústria dels vehicles elèctrics, els desenvolupaments més prometedors giren al voltant de cèl·lules cilíndriques i prismàtiques.Tot i que el format de bateria cilíndrica ha estat el més popular dels últims anys, diversos factors suggereixen que les cèl·lules prismàtiques poden prendre el relleu.

Que sónCèl·lules prismàtiques

Acèl·lula prismàticaés una cèl·lula la química de la qual està tancada en una carcassa rígida.La seva forma rectangular permet apilar de manera eficient múltiples unitats en un mòdul de bateria.Hi ha dos tipus de cèl·lules prismàtiques: les làmines d'elèctrodes dins de la carcassa (ànode, separador, càtode) s'apilen o s'enrotllen i s'aplanen.

Per al mateix volum, les cèl·lules prismàtiques apilades poden alliberar més energia alhora, oferint un millor rendiment, mentre que les cel·les prismàtiques aplanades contenen més energia, oferint més durabilitat.

Les cèl·lules prismàtiques s'utilitzen principalment en sistemes d'emmagatzematge d'energia i vehicles elèctrics.La seva mida més gran els converteix en mals candidats per a dispositius més petits com les bicicletes elèctriques i els telèfons mòbils.Per tant, són més adequats per a aplicacions que consumeixen energia.

Què són les cèl·lules cilíndriques

Acèl·lula cilíndricaés una cel·la tancada en una llauna cilindre rígida.Les cèl·lules cilíndriques són petites i rodones, cosa que permet apilar-les en dispositius de totes les mides.A diferència d'altres formats de bateries, la seva forma evita la inflamació, un fenomen no desitjat a les bateries on s'acumulen gasos a la carcassa.

Les cèl·lules cilíndriques es van utilitzar per primera vegada en ordinadors portàtils, que contenien entre tres i nou cel·les.Després van guanyar popularitat quan Tesla els va utilitzar en els seus primers vehicles elèctrics (el Roadster i el Model S), que contenien entre 6.000 i 9.000 cèl·lules.

Les cèl·lules cilíndriques també s'utilitzen en bicicletes elèctriques, dispositius mèdics i satèl·lits.També són essencials en l'exploració espacial per la seva forma;altres formats cel·lulars es deformarien per la pressió atmosfèrica.L'últim Rover enviat a Mart, per exemple, funciona amb cèl·lules cilíndriques.Els cotxes de carreres elèctrics d'alt rendiment de Fórmula E utilitzen exactament les mateixes cèl·lules que el rover a la seva bateria.

Les principals diferències entre cèl·lules prismàtiques i cilíndriques

La forma no és l'únic que diferencia les cèl·lules prismàtiques i cilíndriques.Altres diferències importants inclouen la seva mida, el nombre de connexions elèctriques i la seva potència de sortida.

Mida

Les cèl·lules prismàtiques són molt més grans que les cèl·lules cilíndriques i, per tant, contenen més energia per cèl·lula.Per donar una idea aproximada de la diferència, una sola cel·la prismàtica pot contenir la mateixa quantitat d'energia que entre 20 i 100 cèl·lules cilíndriques.La mida més petita de les cèl·lules cilíndriques significa que es poden utilitzar per a aplicacions que requereixen menys potència.Com a resultat, s'utilitzen per a una gamma més àmplia d'aplicacions.

Connexions

Com que les cèl·lules prismàtiques són més grans que les cilíndriques, es necessiten menys cèl·lules per aconseguir la mateixa quantitat d'energia.Això vol dir que per al mateix volum, les bateries que utilitzen cèl·lules prismàtiques tenen menys connexions elèctriques que s'han de soldar.Aquest és un avantatge important per a les cèl·lules prismàtiques perquè hi ha menys oportunitats de defectes de fabricació.

Poder

Les cèl·lules cilíndriques poden emmagatzemar menys energia que les cèl·lules prismàtiques, però tenen més potència.Això significa que les cèl·lules cilíndriques poden descarregar la seva energia més ràpidament que les cèl·lules prismàtiques.El motiu és que tenen més connexions per amp-hora (Ah).Com a resultat, les cèl·lules cilíndriques són ideals per a aplicacions d'alt rendiment, mentre que les cel·les prismàtiques són ideals per optimitzar l'eficiència energètica.

Un exemple d'aplicacions de bateries d'alt rendiment inclouen els cotxes de cursa de Fórmula E i l'helicòpter Ingenuity a Mart.Tots dos requereixen rendiments extrems en entorns extrems.

Per què les cèl·lules prismàtiques podrien estar prenent el relleu

La indústria dels vehicles elèctrics evoluciona ràpidament i no se sap si prevaldran les cèl·lules prismàtiques o les cèl·lules cilíndriques.De moment, les cèl·lules cilíndriques estan més esteses a la indústria dels vehicles elèctrics, però hi ha raons per pensar que les cèl·lules prismàtiques guanyaran popularitat.

En primer lloc, les cèl·lules prismàtiques ofereixen l'oportunitat de reduir els costos mitjançant la disminució del nombre de passos de fabricació.El seu format permet fabricar cèl·lules més grans, la qual cosa redueix el nombre de connexions elèctriques que cal netejar i soldar.

Les bateries prismàtiques també són el format ideal per a la química de fosfat de ferro de liti (LFP), una barreja de materials més barats i accessibles.A diferència d'altres químiques, les bateries LFP utilitzen recursos que es troben a tot el planeta.No requereixen materials rars i cars com el níquel i el cobalt que augmenten el cost d'altres tipus de cèl·lules.

Hi ha senyals forts que les cèl·lules prismàtiques LFP estan sorgint.A Àsia, els fabricants de vehicles elèctrics ja utilitzen bateries LiFePO4, un tipus de bateria LFP en format prismàtic.Tesla també va declarar que ha començat a utilitzar bateries prismàtiques fabricades a la Xina per a les versions de gamma estàndard dels seus cotxes.

Tanmateix, la química LFP té desavantatges importants.D'una banda, conté menys energia que altres productes químics que s'utilitzen actualment i, com a tal, no es pot utilitzar per a vehicles d'alt rendiment com els cotxes elèctrics de Fórmula 1.A més, els sistemes de gestió de la bateria (BMS) tenen dificultats per predir el nivell de càrrega de la bateria.

Podeu veure aquest vídeo per obtenir més informació sobre elLFPquímica i per què està guanyant popularitat.