Sowohl prismatische als auch zylindrische Zellen sind eine Art von Lithiumionenbatterie.
Prismatische Zellen werden in Aluminium- oder Stahlhartenschalen eingekapselt, und die innere Struktur ist ein Wickel- oder Laminierungsprozess. Als Mainstream -Lithium -Ionen -Batterieform, Prismatische Zellen haben relativ flexibel und haben eine größere Kapazität.
Zylindrische Zellen sind die ersten Lithium-Ionen-Batterien, die eine groß angelegte Produktion erzielen. Sie werden durch Wickeln der positiven Elektrode hergestellt, Negative Elektrode und Trennzeichen in eine zylindrische Form in einer bestimmten Reihenfolge und in einer Metallhülle einschließen.
In Bezug auf die Unterschiede zwischen prismatischen Zellen und zylindrischen Zellen, Lassen Sie uns sie durch verschiedene Vergleiche ausführlich ansehen.
Prismatische VS zylindrische Zellen
Aussehen und Größe
Der offensichtlichste Unterschied zwischen prismatischen und zylindrischen Zellen ist die Form.
Prismatische Zellen sind quadratisch in Form und variieren in der Größe. Es gibt nur wenige universelle Größen für prismatische Zellen, Und jeder Hersteller hat ein eigenes Produktdesign. Prismatische Zellen sind relativ groß und haben eine höhere Kapazität, sie für Hochleistungsanwendungen besser geeignet machen. Für einen Akku der gleichen Spannung und Kapazität, Prismatische Batterie erfordern viel weniger Zellen als zylindrische Zellen.
Zylindrische Zellen haben zylindrisch in Form, mit gemeinsamen Größen wie z. 18650, 21700, Und 4680. Zylindrische Zellen sind normalerweise klein und für Anwendungen mit geringerem Strombedarf geeignet. Infolge, Ihre Kapazität ist niedrig, und mehrere zylindrische Zellen müssen parallel angeschlossen werden, um die Kapazität zu erhöhen.
Herstellungsprozess
Herstellungsprozess für prismatische Zellen
1. Schalenherstellung: Die Hülle von prismatischen Zellen besteht normalerweise aus Metall, wie Aluminiumlegierung oder Edelstahl. Der Herstellungsprozess beinhaltet das Stempeln, Dehnung und andere Prozesse. Der Stempelprozess erfordert eine extrem hohe Schimmelpilzgenauigkeit, um die Größenkonsistenz und Oberfläche der Schale zu gewährleisten. Der Dehnungsprozess prägt die Tiefe und Form der Schale weiter.
2. Batteriezellen Montage: Nachdem die positiven und negativen Elektroden und Membran, Sie werden sorgfältig in die gebildete Hülle platziert. Der Stapelprozess kann die Energiedichte sowie die Ladungs- und Entladungsleistung der Batteriezellen verbessern. Der Wickelprozess ist relativ besser für die großflächige Produktion geeignet und hat eine höhere Produktionseffizienz. Nach Abschluss der Batteriezellenbaugruppe, Der Elektrolyte wird injiziert.
3. Versiegelung und Schweißen: Um die Versiegelung und Sicherheit der Batteriezellen zu gewährleisten, Die Schale und die obere Abdeckung werden durch Laserschweißen oder Widerstandsschweißen versiegelt. Die Parameterkontrolle während des Schweißprozesses ist äußerst kritisch. Eine leichte Abweichung kann zu Schweißqualitätsproblemen führen und die Gesamtleistung der Batteriezellen beeinflussen.
Zylinderzellenherstellungsprozess
1. Schalenform: Die Schale der zylindrischen Zellen besteht im Allgemeinen aus Metallmaterialien, und der nahtlose Stahlrohr -Dehnungsprozess wird größtenteils verwendet. Durch Strecken des Metallrohrs in einer bestimmten Form, Eine zylindrische Hülle mit einer bestimmten Wandstärke und Länge bildet sich. Verglichen mit der Herstellung von prismatischen Muscheln, Der Herstellungsprozess von zylindrischen Schalen ist relativ einfach und hat eine hohe Produktionseffizienz.
2. Batteriezellenwicklung: Die zylindrischen Zellen übernehmen normalerweise den Wicklungsprozess. Nach den positiven und negativen Platten und dem Zwerchfell sind abwechselnd gestapelt, Sie werden von einer Wicklungsmaschine in zylindrische Zellen verwundet. Während des Wicklungsprozesses, Die Kontrolle der Wickelspannung ist sehr kritisch. Übermäßige oder unzureichende Spannung beeinflusst die interne Struktur und Leistung der Batteriezelle. Gleichzeitig, Die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Wicklung hängen auch in direktem Zusammenhang mit der Konsistenz und Ausbeute der Batteriezellen zusammen.
3. Versiegelung und Baugruppe: Nachdem die Batteriezelle verwundet ist, Der Versiegelungs- und Montagevorgang wird durchgeführt. Im Versiegelungsprozess, Widerstandschweißen wird normalerweise verwendet, um die obere Abdeckung an die Schale zu versiegeln. Der Montageprozess umfasst auch Zusammenbau von Komponenten wie der Batteriezelle, Elektrolyt, und Schutzschaltung in die Schale, um eine vollständige Batterie zu bilden.
In Bezug auf die Komplexität des Herstellungsprozesses, Die prismatische Zelle hat aufgrund ihres strukturellen Design- und Versiegelungsprozesses den komplexesten Herstellungsprozess. Der zylindrische Zellherstellungsprozess ist relativ einfach und weist einen hohen Grad an Standardisierung auf.
Energiedichte
Die Energiedichte von zylindrischen Zellen und prismatischen Zellen hängt nicht nur mit ihrer Struktur und ihrem Prozess zusammen, Aber mehr hängt von ihren Materialien ab. Und mit der Entwicklung der Batterie -Technologie, ob es sich um zylindrische Zellen oder prismatische Zellen handelt, durch kontinuierliche Verbesserung von Materialien und Prozessen, Die Energiedichte der einzelnen Batteriezellen nimmt allmählich zu.
Jedoch, Bei der Herstellung von Akkus oder Batteriesystemen, Ihre Gesamtenergiedichte ändert sich aufgrund der Auswahl von Batteriezellen verschiedener Formen.
Aufgrund seiner quadratischen Struktur, dünne Schale und hohe Verpackungseffizienz, Die Volumenenergiedichte des Akkusspakets aus prismatischen Zellen ist höher als die von zylindrischen Zellen. Der aus zylindrische Zellen bestehende Akku hat aufgrund der schweren Stahlhülle der zylindrischen Zellen und des großen kreisförmigen Stapelspaltes eine niedrigere Energiedichte als prismatische Zellen aufweist als prismatische Zellen. Zum Beispiel, Tesla 4680 Großer Zylinder reduziert den Anteil der Schale, indem er den Durchmesser der Einzelzelle erhöht, und die einzelne Zellergiedichte liegt nahe bei 300Wh/kg, Aber die Volumendichte auf Packungsebene ist immer noch niedriger als die von prismatischen Batterien.
Sicherheit
Die prismatische Zellschalenstruktur hat eine starke Lagerkapazität, und die Mitteltemperatur ist beim schnellen Aufladen großer Kapazitäten leicht zu akkumulieren, Daher ist ein vollständiges thermisches Managementsystem und Sicherheitsdesign erforderlich, um eine hohe Sicherheit zu gewährleisten.
Die zylindrische Zellschale hat eine hohe Festigkeit, Eingebaute Sicherheitsventil, und zylindrisches Design ist für die Wärmeabteilung förderlicher, Und die Einzelzelle ist sicherer. Jedoch, In extremen Fällen wie Überladen und Kurzschluss, Schutzmaßnahmen müssen noch gestärkt werden.
Produktionskosten
Der Herstellungsprozess der prismatischen Zelle ist relativ komplex, mit vielen maßgeschneiderten Formen und strengen Anforderungen an Produktionsausrüstung und Prozesskontrolle. Der Produktionsprozess von zylindrischen Zellen ist reif, mit hoch standardisierten Produktmodellen und einem hohen Maß an Gemeinsamkeit. Dies führt zu weniger Produktspezifikationen, Weniger Arten der Entwicklung von Herstellungsformen, und stärkere Kompatibilität der Produktionslinie, das entspricht dem “Plattform” Produktionskonzept. Gekoppelt mit einem hohen Grad an Automatisierung, Es reduziert das Arbeitsverhältnis der Produktionslinie signifikant und senkt die Arbeitskosten. daher, unter den gleichen Bedingungen, Die Produktionskosten von zylindrischen Zellen sind niedriger als die von prismatischen Zellen.
Zyklusleben
Die Zykluslebensdauer von prismatischen Zellen beträgt normalerweise etwa 2000 ~ 4000 Mal. Prismatische Zellen, die für die Energiespeicherung verwendet werden 6000 mal. Die Zykluslebensdauer von zylindrischen Zellen ist normalerweise kürzer.
Also, In Bezug auf das Fahrradleben, prismatische Zellen > Zylindrische Zellen.
Raumnutzung
Bei der Herstellung von Lithium -Ionen -Akkuerpackungen, Zylindrische Zellen bilden beim Anordnen Lücken, und die Raumnutzungsrate ist ungefähr 70%. Wenn prismatische Zellen angeordnet sind, Die Lücken werden beseitigt, und die Raumnutzungsrate ist vorbei 80%, was stark verbessert wird.
daher, In Bezug auf die Raumnutzung, prismatische Zellen > Zylindrische Zellen.
Anwendung
Prismatische Zellen werden in Elektrofahrzeugen häufig eingesetzt, Energiespeichersysteme und andere Felder. In Elektrofahrzeugen, Ihre kompakte Struktur kann besser in den Fahrzeug -Chassis -Raum passen und die Reichweite des Fahrzeugs und die Handhabung verbessern. In Energiespeichersystemen, Prismatische Zellen mit großer Kapazität und langer Zyklus können die Lebensdauer der Ausrüstung besser verlängern, Dadurch werden die Stromkosten pro Einheit des gesamten Lebenszyklus gesenkt.
Zylindrische Zellen werden häufig in elektrischen Fahrrädern verwendet, medizinische Ausrüstung, Unterhaltungselektronik und andere Felder. Ihre standardisierte Größe und gute Leistungsleistung machen das Produktdesign und die Herstellung bequemer. Im Bereich der Elektrofahrzeuge, Einige Automobilunternehmen wie Tesla verwenden auch zylindrische Zellen. Jedoch, Aufgrund der relativ geringen Kapazität einer einzelnen zylindrischen Zelle, Eine große Anzahl von zylindrischen Zellen muss in Reihe und parallel angeschlossen werden, wenn sie in Elektrofahrzeugen verwendet werden, Dies erhöht die Komplexität und die Kosten des Batteriemanagementsystems.
Zusammenfassung
Durch diesen Artikel, Ich glaube, jeder hat etwas über prismatische Zellen und zylindrische Zellen gelernt. Tatsächlich, Egal, welche Form der Lithium -Ionen -Batterie ausgewählt wird, Die Auswahllogik basiert hauptsächlich auf Anpassungsfähigkeit. Schließlich, Derjenige, der Ihren Bedürfnissen entspricht.
Ich glaube das mit der kontinuierlichen Entwicklung der Batterie -Technologie, Sowohl prismatische als auch zylindrische Zellen werden weiterhin in ihren jeweiligen Stärkebereichen innovieren. Sie konkurrieren und ergänzen sich gegenseitig, und die ultimativen Begünstigten werden das gesamte Batterie -Ökosystem und die große Anzahl von Verbrauchern sein.