Ir trīs galvenie veidilitija jonu akumulatori(li-ion): cilindriskas šūnas, prizmatiskas šūnas un maisiņu šūnas.EV nozarē visdaudzsološākie notikumi ir saistīti ar cilindriskām un prizmatiskām šūnām.Lai gan pēdējos gados vispopulārākais ir cilindriskā akumulatora formāts, vairāki faktori liecina, ka prizmatiskās šūnas var pārņemt.

Kas irPrizmatiskās šūnas

Aprizmatiska šūnair šūna, kuras ķīmija ir ietverta stingrā apvalkā.Tā taisnstūra forma ļauj efektīvi salikt vairākas vienības akumulatora modulī.Ir divu veidu prizmatiskās šūnas: elektrodu loksnes korpusa iekšpusē (anods, separators, katods) ir vai nu sakrautas, vai velmētas un saplacinātas.

Tādam pašam tilpumam saliktas prizmatiskas šūnas var vienlaikus atbrīvot vairāk enerģijas, nodrošinot labāku veiktspēju, savukārt saplacinātās prizmatiskās šūnas satur vairāk enerģijas, nodrošinot lielāku izturību.

Prizmatiskās šūnas galvenokārt izmanto enerģijas uzglabāšanas sistēmās un elektriskajos transportlīdzekļos.To lielākais izmērs padara tos par sliktiem kandidātiem mazākām ierīcēm, piemēram, e-velosipēdiem un mobilajiem tālruņiem.Tāpēc tie ir labāk piemēroti energoietilpīgiem lietojumiem.

Kas ir cilindriskās šūnas

Acilindriska šūnair šūna, kas ir ievietota cietā cilindra kārbā.Cilindriskās šūnas ir mazas un apaļas, kas ļauj tās sakraut visu izmēru ierīcēs.Atšķirībā no citiem akumulatoru formātiem, to forma novērš pietūkumu, kas ir nevēlama parādība akumulatoros, kad gāzes uzkrājas korpusā.

Cilindriskās šūnas vispirms tika izmantotas klēpjdatoros, kuros bija no trim līdz deviņām šūnām.Pēc tam tie ieguva popularitāti, kad Tesla tos izmantoja savos pirmajos elektriskajos transportlīdzekļos (Roadster un Model S), kas saturēja no 6000 līdz 9000 elementiem.

Cilindriskās šūnas tiek izmantotas arī e-velosipēdos, medicīnas ierīcēs un satelītos.Tās ir būtiskas arī kosmosa izpētē to formas dēļ;citi šūnu formāti tiktu deformēti atmosfēras spiediena ietekmē.Piemēram, pēdējais Rover, kas nosūtīts uz Marsu, darbojas, izmantojot cilindriskas šūnas.Formula E augstas veiktspējas elektriskajos sacīkšu automobiļos akumulatorā tiek izmantotas tieši tādas pašas šūnas kā roveram.

Galvenās atšķirības starp prizmatiskām un cilindriskām šūnām

Forma nav vienīgais, kas atšķir prizmatiskas un cilindriskas šūnas.Citas svarīgas atšķirības ietver to lielumu, elektrisko savienojumu skaitu un to jaudu.

Izmērs

Prizmatiskās šūnas ir daudz lielākas par cilindriskām šūnām, un tāpēc vienā šūnā ir vairāk enerģijas.Lai sniegtu aptuvenu priekšstatu par atšķirību, viena prizmatiska šūna var saturēt tādu pašu enerģijas daudzumu kā 20 līdz 100 cilindriskas šūnas.Mazāks cilindrisko elementu izmērs nozīmē, ka tos var izmantot lietojumprogrammām, kurām nepieciešama mazāka jauda.Rezultātā tos izmanto plašākam lietojumu klāstam.

Savienojumi

Tā kā prizmatiskās šūnas ir lielākas nekā cilindriskās šūnas, ir nepieciešams mazāk šūnu, lai sasniegtu tādu pašu enerģijas daudzumu.Tas nozīmē, ka tādam pašam tilpumam akumulatoriem, kas izmanto prizmatiskas šūnas, ir mazāk elektrisko savienojumu, kas jāmetina.Tā ir galvenā prizmatisko elementu priekšrocība, jo ir mazāk iespēju ražošanas defektiem.

Jauda

Cilindriskās šūnas var uzglabāt mazāk enerģijas nekā prizmatiskās šūnas, taču tām ir lielāka jauda.Tas nozīmē, ka cilindriskās šūnas var izlādēt savu enerģiju ātrāk nekā prizmatiskās šūnas.Iemesls ir tāds, ka viņiem ir vairāk savienojumu ampērstundā (Ah).Rezultātā cilindriskās šūnas ir ideāli piemērotas augstas veiktspējas lietojumiem, savukārt prizmatiskās šūnas ir ideāli piemērotas energoefektivitātes optimizēšanai.

Augstas veiktspējas akumulatoru lietojumu piemēri ir Formula E sacīkšu automašīnas un Ingenuity helikopters uz Marsa.Abiem ir nepieciešama ekstrēma veiktspēja ekstremālos apstākļos.

Kāpēc prizmatiskās šūnas varētu pārņemt

EV nozare strauji attīstās, un nav skaidrs, vai dominēs prizmatiskās vai cilindriskās šūnas.Šobrīd cilindriskās šūnas ir vairāk izplatītas EV nozarē, taču ir pamats domāt, ka prizmatiskās šūnas iegūs lielāku popularitāti.

Pirmkārt, prizmatiskās šūnas piedāvā iespēju samazināt izmaksas, samazinot ražošanas posmu skaitu.To formāts ļauj izgatavot lielākas šūnas, kas samazina elektrisko savienojumu skaitu, kas jātīra un jāmetina.

Prizmatiskās baterijas ir arī ideāls formāts litija-dzelzs fosfāta (LFP) ķīmijai, kas ir lētāku un pieejamāku materiālu kombinācija.Atšķirībā no citām ķīmiskajām vielām, LFP akumulatori izmanto resursus, kas ir visur uz planētas.Viņiem nav nepieciešami reti un dārgi materiāli, piemēram, niķelis un kobalts, kas palielina citu šūnu veidu izmaksas.

Ir spēcīgi signāli, ka parādās LFP prizmatiskās šūnas.Āzijā EV ražotāji jau izmanto LiFePO4 baterijas, LFP akumulatoru veidu prizmatiskā formātā.Tesla arī paziņoja, ka tā ir sākusi izmantot Ķīnā ražotus prizmatiskus akumulatorus savu automašīnu standarta versijām.

Tomēr LFP ķīmijai ir svarīgi trūkumi.Pirmkārt, tas satur mazāk enerģijas nekā citas pašlaik izmantotās ķīmiskās vielas, un tādēļ to nevar izmantot augstas veiktspējas transportlīdzekļiem, piemēram, Formula 1 elektromobiļiem.Turklāt akumulatora pārvaldības sistēmām (BMS) ir grūti paredzēt akumulatora uzlādes līmeni.

Varat noskatīties šo videoklipu, lai uzzinātu vairāk parLFPķīmija un kāpēc tā kļūst arvien populārāka.