Hi ha tres tipus principals debateries de liti-ió(ió-liti): cel·les cilíndriques, cel·les prismàtiques i cel·les de tipus bossa. En la indústria dels vehicles elèctrics, els desenvolupaments més prometedors giren al voltant de les cel·les cilíndriques i prismàtiques. Tot i que el format de bateria cilíndrica ha estat el més popular en els darrers anys, diversos factors suggereixen que les cel·les prismàtiques podrien prendre el relleu.

Què són?Cèl·lules prismàtiques

Uncèl·lula prismàticaés una cel·la la química de la qual està tancada en una carcassa rígida. La seva forma rectangular permet apilar de manera eficient diverses unitats en un mòdul de bateria. Hi ha dos tipus de cel·les prismàtiques: les làmines d'elèctrodes dins de la carcassa (ànode, separador, càtode) estan apilades o enrotllades i aplanades.

Per al mateix volum, les cèl·lules prismàtiques apilades poden alliberar més energia alhora, oferint un millor rendiment, mentre que les cèl·lules 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 les converteix en males candidates per a dispositius més petits com ara bicicletes elèctriques i telèfons mòbils. Per tant, són més adequades per a aplicacions intensives en energia.

Què són les cèl·lules cilíndriques?

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

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

Les cel·les 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 de cel·les es deformarien per la pressió atmosfèrica. L'últim Rover enviat a Mart, per exemple, funciona mitjançant cel·les cilíndriques. Els cotxes de curses elèctrics d'alt rendiment de la Fórmula E utilitzen exactament les mateixes cel·les que el rover a la seva bateria.

Les principals diferències entre les cèl·lules prismàtiques i cilíndriques

La forma no és l'única cosa que diferencia les cèl·lules prismàtiques de les 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 cèl·lula 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 energia. Com a resultat, s'utilitzen per a una gamma d'aplicacions més àmplia.

Connexions

Com que les cel·les prismàtiques són més grans que les cilíndriques, es necessiten menys cel·les per aconseguir la mateixa quantitat d'energia. Això significa que per al mateix volum, les bateries que utilitzen cel·les prismàtiques tenen menys connexions elèctriques que cal soldar. Aquest és un avantatge important per a les cel·les prismàtiques perquè hi ha menys possibilitats 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 amper-hora (Ah). Com a resultat, les cèl·lules cilíndriques són ideals per a aplicacions d'alt rendiment, mentre que les cèl·lules prismàtiques són ideals per optimitzar l'eficiència energètica.

Exemples d'aplicacions de bateries d'alt rendiment inclouen els cotxes de curses de Fórmula E i l'helicòpter Ingenuity a Mart. Tots dos requereixen un rendiment extrem en entorns extrems.

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

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

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

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

Hi ha forts senyals que estan sorgint cèl·lules prismàtiques LFP. A Àsia, els fabricants de vehicles elèctrics ja utilitzen bateries de 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 de l'LFP té importants inconvenients. D'una banda, conté menys energia que altres productes químics que s'utilitzen actualment i, per tant, no es pot utilitzar per a vehicles d'alt rendiment com els cotxes elèctrics de Fórmula 1. A més, els sistemes de gestió de bateries (BMS) tenen dificultats per predir el nivell de càrrega de la bateria.

Podeu veure aquest vídeo per saber-ne més sobre elLFPla química i per què està guanyant popularitat.