Les cellules prismatiques et les cellules cylindriques sont un type de batterie au lithium.
Cellules prismatiques sont encapsulés en coquilles dures en aluminium ou en acier, et la structure interne est un processus d'enroulement ou de stratification. Comme une forme de batterie au lithium traditionnelle, Les cellules prismatiques sont relativement flexibles et ont une plus grande capacité.
Cellules cylindriques sont les premières batteries au lithium à réaliser une production à grande échelle. Ils sont fabriqués en enroulant l'électrode positive, Électrode et séparateur négatifs en une forme cylindrique dans un ordre spécifique et les enfermant dans une coque en métal.
Concernant les différences entre les cellules prismatiques et les cellules cylindriques, Jetons un regard détaillé sur diverses comparaisons.
Cellules prismatiques vs cylindriques
Apparence et taille
La différence la plus évidente entre les cellules prismatiques et cylindriques est la forme.
Les cellules prismatiques sont de forme carrée et varient en taille. Il existe peu de tailles universelles pour les cellules prismatiques, Et chaque fabricant a sa propre conception de produits. Les cellules prismatiques sont de taille relativement grande et ont une capacité plus élevée, Les rendre plus adaptés aux applications de haute puissance. Pour une batterie de la même tension et de la même capacité, La batterie prismatique nécessite beaucoup moins de cellules que les cellules cylindriques.
Les cellules cylindriques sont de forme cylindrique, avec des tailles communes telles que 18650, 21700, et 4680. Les cellules cylindriques sont généralement de petite taille et adaptées aux applications avec des besoins de puissance inférieurs. Par conséquent, Leur capacité est faible, et plusieurs cellules cylindriques doivent être connectées en parallèle à l'augmentation de la capacité.
Processus de fabrication
Processus de fabrication des cellules prismatiques
1. Fabrication de coquilles: La coquille des cellules prismatiques est généralement faite de métal, comme l'alliage en aluminium ou l'acier inoxydable. Le processus de fabrication implique l'estampage, étirement et autres processus. Le processus d'estampage nécessite une précision de moisissure extrêmement élevée pour assurer la consistance de taille et la planéité de surface de la coque. Le processus d'étirement façonne encore la profondeur et la forme de la coquille.
2. Assemblage des cellules de la batterie: Une fois les électrodes et diaphragmes positifs et négatifs, Ils sont soigneusement placés dans la coquille formée. Le processus d'empilement peut améliorer la densité d'énergie et les performances de charge et de décharge des cellules de la batterie car elle peut réduire la résistance et la contrainte mécanique à l'intérieur des cellules de la batterie. Le processus d'enroulement est relativement plus adapté à la production à grande échelle et a une efficacité de production plus élevée. Une fois l'assemblage des cellules de la batterie terminée, L'électrolyte est injecté.
3. Scellage et soudage: Pour assurer le scellement et la sécurité des cellules de la batterie, La coque et le couvercle supérieur sont scellés par soudage au laser ou soudage de résistance. Le contrôle des paramètres pendant le processus de soudage est extrêmement critique. Tout léger écart peut entraîner des problèmes de qualité de soudage et affecter les performances globales des cellules de la batterie.
Processus de fabrication des cellules cylindriques
1. Moulage en coquille: La coquille des cellules cylindriques est généralement faite de matériaux métalliques, et le processus d'étirement du tube en acier sans couture est principalement utilisé. En étirant le tube métallique dans un moule spécifique, Une coque cylindrique avec une certaine épaisseur de paroi et une longueur se forment. Par rapport à la fabrication de coquilles prismatiques, Le processus de fabrication des coquilles cylindriques est relativement simple et a une efficacité de production élevée.
2. Enroulement de la cellule de la batterie: Les cellules cylindriques adoptent généralement le processus d'enroulement. Après les plaques positives et négatives et le diaphragme est alternativement empilé, Ils sont enroulés dans des cellules cylindriques par une machine à enrouler. Pendant le processus d'enroulement, Le contrôle de la tension d'enroulement est très critique. Une tension excessive ou insuffisante affectera la structure interne et les performances de la cellule de la batterie. En même temps, La vitesse et la précision de l'enroulement sont également directement liées à la cohérence et au rendement des cellules de la batterie.
3. Scellage et assemblage: Une fois la cellule de la batterie enroulée, le processus d'étanchéité et d'assemblage est effectué. Dans le processus d'étanchéité, Le soudage de résistance est généralement utilisé pour sceller le couvercle supérieur de la coque. Le processus d'assemblage comprend également des composants d'assemblage tels que la cellule de la batterie, électrolyte, et circuit de protection dans la coque pour former une batterie complète.
En termes de complexité du processus de fabrication, La cellule prismatique a le processus de fabrication le plus complexe en raison de ses exigences de conception structurelle et de procédé d'étanchéité. Le processus de fabrication des cellules cylindriques est relativement simple et a un degré élevé de normalisation.
Densité d'énergie
La densité d'énergie des cellules cylindriques et des cellules prismatiques n'est pas seulement liée à leur structure et à leur processus, Mais plus dépend de leurs matériaux. Et avec le développement de la technologie des batteries, Qu'il s'agisse de cellules cylindriques ou de cellules prismatiques, grâce à une amélioration continue des matériaux et des processus, Leur densité d'énergie à cellules de batterie unique augmente progressivement.
Cependant, Lors de la fabrication de batteries ou de systèmes de batterie, Leur densité d'énergie globale changera en raison de la sélection de cellules de batterie de différentes formes.
En raison de sa structure carrée, coquille mince et efficacité d'emballage élevée, La densité d'énergie de volume de la batterie composée de cellules prismatiques est plus élevée que celle des cellules cylindriques. La batterie composée de cellules cylindriques a une densité d'énergie de volume plus faible que les cellules prismatiques en raison de la coquille en acier lourde des cellules cylindriques et du grand espace d'empilement circulaire. Par exemple, Tesla 4680 le grand cylindre réduit la proportion de la coquille en augmentant le diamètre de la seule cellule, et la densité d'énergie unique est proche de 300Wh / kg, Mais la densité de volume au niveau du pack est encore inférieure à celle des batteries prismatiques.
Sécurité
La structure de la coquille de cellule prismatique a une forte capacité de portage, et la température centrale est facile à accumuler pendant la charge rapide à grande capacité, Un système de gestion thermique complet et une conception de sécurité sont donc nécessaires pour assurer une sécurité élevée.
La coque cellulaire cylindrique a une forte résistance, vanne de sécurité intégrée, et la conception cylindrique est plus propice à la dissipation thermique, Et la seule cellule est plus sûre. Cependant, dans des cas extrêmes tels que la surcharge et les courts-circuits, Les mesures de protection doivent encore être renforcées.
Coûts de production
Le processus de fabrication de la cellule prismatique est relativement complexe, avec de nombreux moules personnalisés et exigences strictes sur l'équipement de production et le contrôle des processus. Le processus de production des cellules cylindriques est mature, avec des modèles de produits hautement standardisés et un degré élevé de points communs. Cela conduit à moins de spécifications de produit, Moins de types de développement de moules de fabrication, et compatibilité des lignes de production plus forte, qui est en ligne avec le “plate-forme” concept de production. Couplé à un haut degré d'automatisation, Il réduit considérablement le ratio de main-d'œuvre de la chaîne de production et réduit les coûts de main-d'œuvre. Donc, Dans les mêmes conditions, Le coût de production des cellules cylindriques est inférieur à celui des cellules prismatiques.
Cycle de vie
La durée de vie du cycle des cellules prismatiques est généralement d'environ 2000 à 4000 fois. Les cellules prismatiques utilisées pour le stockage d'énergie peuvent atteindre plus que 6000 fois. La durée de vie du cycle des cellules cylindriques est généralement plus courte.
Donc, En termes de vie cyclable, cellules prismatiques > cellules cylindriques.
Utilisation de l'espace
Lors de la fabrication de batteries au lithium, Les cellules cylindriques formeront des lacunes lorsqu'ils sont disposés, Et le taux d'utilisation de l'espace est à propos 70%. Lorsque les cellules prismatiques sont disposées, Les lacunes sont éliminées, Et le taux d'utilisation de l'espace est terminé 80%, qui est considérablement amélioré.
Donc, En termes d'utilisation de l'espace, cellules prismatiques > cellules cylindriques.
Application
Les cellules prismatiques sont largement utilisées dans les véhicules électriques, systèmes de stockage d'énergie et autres champs. Dans les véhicules électriques, Leur structure compacte peut mieux s'adapter à l'espace du châssis du véhicule et améliorer la gamme du véhicule et les performances de manipulation. Dans les systèmes de stockage d'énergie, Les cellules prismatiques avec une grande capacité et une durée de vie à cycle long peuvent mieux prolonger la durée de vie de l'équipement, réduisant ainsi le coût de l'électricité par unité de tout le cycle de vie.
Les cellules cylindriques sont souvent utilisées dans les vélos électriques, équipement médical, Électronique grand public et autres domaines. Leur taille standardisée et leurs bonnes performances de dissipation de chaleur rendent la conception et la fabrication des produits plus pratiques. Dans le domaine des véhicules électriques, Certaines constructeurs automobiles tels que Tesla utilisent également des cellules cylindriques. Cependant, en raison de la capacité relativement faible d'une seule cellule cylindrique, Un grand nombre de cellules cylindriques doivent être connectées en série et parallèles lorsqu'ils sont utilisés dans les véhicules électriques, ce qui augmente la complexité et le coût du système de gestion de la batterie.
Résumé
À travers cet article, Je crois que tout le monde a appris quelque chose sur les cellules prismatiques et les cellules cylindriques. En fait, Peu importe la forme de batterie au lithium est choisi, La logique de sélection est principalement basée sur l'adaptabilité. Après tout, Celui qui répond à vos besoins est le meilleur.
Je crois qu'avec le développement continu de la technologie des batteries, Les cellules prismatiques et les cellules cylindriques continueront d'innover dans leurs domaines de force respectifs. Ils se disputent et se complètent, Et les bénéficiaires ultimes seront l'ensemble de l'écosystème de la batterie et le grand nombre de consommateurs.