Entrambe le cellule prismatiche e le cellule cilindriche sono un tipo di batteria a ioni di litio.
Cellule prismatiche sono incapsulati in gusci duri in alluminio o in acciaio, e la struttura interna è un processo di avvolgimento o laminazione. Come forma di batteria a ioni di litio tradizionale, Le cellule prismatiche sono di dimensioni relativamente flessibili e hanno una capacità maggiore.
Cellule cilindriche sono le prime batterie a ioni di litio a ottenere una produzione su larga scala. Sono realizzati avvolgendo l'elettrodo positivo, Elettrodo negativo e separatore in una forma cilindrica in un ordine specifico e racchiudendoli in un guscio di metallo.
Per quanto riguarda le differenze tra cellule prismatiche e cellule cilindriche, Diamo uno sguardo dettagliato a loro attraverso vari confronti.
Cellule prismatiche vs cilindriche
Aspetto e dimensioni
La differenza più ovvia tra cellule prismatiche e cilindriche è la forma.
Le cellule prismatiche sono di forma quadrata e variano di dimensioni. Ci sono poche dimensioni universali per le cellule prismatiche, e ogni produttore ha il suo design del prodotto. Le cellule prismatiche sono di dimensioni relativamente grandi e hanno una maggiore capacità, rendendoli più adatti per applicazioni ad alta potenza. Per un pacco batteria della stessa tensione e capacità, La batteria prismatica richiede molto meno celle rispetto alle celle cilindriche.
Le cellule cilindriche sono di forma cilindrica, con dimensioni comuni come 18650, 21700, E 4680. Le cellule cilindriche sono generalmente di dimensioni ridotte e adatte per applicazioni con requisiti di potenza inferiori. Di conseguenza, La loro capacità è bassa, e più cellule cilindriche devono essere collegate in parallelo per aumentare la capacità.
Processo di produzione
Processo di produzione di celle prismatiche
1. Produzione di guscio: Il guscio delle cellule prismatiche è di solito realizzato in metallo, come lega di alluminio o acciaio inossidabile. Il processo di produzione prevede la timbratura, stretching e altri processi. Il processo di stampaggio richiede una precisione di muffa estremamente elevata per garantire la consistenza delle dimensioni e la piattaforma superficiale del guscio. Il processo di allungamento modella ulteriormente la profondità e la forma del guscio.
2. Assemblaggio delle celle della batteria: Dopo che gli elettrodi e i diaframmi positivi e negativi sono impilati o feriti in celle della batteria in sequenza, sono posizionati con cura nella shell formata. Il processo di impilamento può migliorare la densità di energia e le prestazioni di carica e scarico delle celle della batteria perché può ridurre la resistenza e lo stress meccanico all'interno delle celle della batteria. Il processo di avvolgimento è relativamente più adatto per la produzione su larga scala e ha una maggiore efficienza di produzione. Dopo il completamento del gruppo celle della batteria, L'elettrolita viene iniettato.
3. Sigillazione e saldatura: Per garantire la tenuta e la sicurezza delle celle della batteria, Il guscio e il coperchio superiore sono sigillati dalla saldatura laser o dalla saldatura di resistenza. Il controllo dei parametri durante il processo di saldatura è estremamente critico. Qualsiasi leggera deviazione può causare problemi di qualità della saldatura e influire sulle prestazioni complessive delle celle della batteria.
Processo di produzione di celle cilindriche
1. Modanatura a guscio: Il guscio delle cellule cilindriche è generalmente realizzato con materiali metallici, e il processo di allungamento del tubo in acciaio senza soluzione di continuità viene utilizzato principalmente. Allungando il tubo metallico in uno stampo specifico, Si forma un guscio cilindrico con un certo spessore della parete e lunghezza. Rispetto alla produzione di gusci prismatici, Il processo di produzione dei gusci cilindrici è relativamente semplice e ha un'alta efficienza di produzione.
2. Avvolgimento delle celle della batteria: Le cellule cilindriche di solito adottano il processo di avvolgimento. Dopo le piastre positive e negative e il diaframma sono alternativamente impilati, Sono avvolti in celle cilindriche da una macchina di avvolgimento. Durante il processo di avvolgimento, Il controllo della tensione dell'avvolgimento è molto critico. La tensione eccessiva o insufficiente influenzerà la struttura interna e le prestazioni della cella della batteria. Allo stesso tempo, La velocità e l'accuratezza dell'avvolgimento sono anche direttamente correlate alla consistenza e alla resa delle celle della batteria.
3. Sigillatura e montaggio: Dopo la cella della batteria è ferita, Il processo di sigillatura e assemblaggio viene eseguito. Nel processo di sigillatura, La saldatura di resistenza viene solitamente utilizzata per sigillare il coperchio superiore sul guscio. Il processo di assemblaggio include anche componenti di assemblaggio come la cella della batteria, elettrolita, e circuito di protezione nel guscio per formare una batteria completa.
In termini di complessità del processo di produzione, La cella prismatica ha il processo di produzione più complesso grazie ai suoi requisiti di progettazione strutturale e processo di tenuta. Il processo di produzione di cellule cilindriche è relativamente semplice e ha un alto grado di standardizzazione.
Densita 'energia
La densità di energia delle cellule cilindriche e delle cellule prismatiche non è solo correlata alla loro struttura e processo, Ma più dipende dai loro materiali. E con lo sviluppo della tecnologia della batteria, Che si tratti di cellule cilindriche o cellule prismatiche, Attraverso il miglioramento continuo di materiali e processi, La loro densità di energia delle celle a batteria singola sta gradualmente aumentando.
Tuttavia, Quando si producono pacchi batteria o sistemi di batterie, La loro densità di energia complessiva cambierà a causa della selezione di celle a batteria di diverse forme.
A causa della sua struttura quadrata, guscio sottile ed alta efficienza di imballaggio, La densità di energia del volume del pacco batteria composta da celle prismatiche è superiore a quella delle celle cilindriche. Il pacco batteria composto da celle cilindriche ha una densità energetica di volume inferiore rispetto alle cellule prismatiche a causa del pesante guscio di acciaio delle celle cilindriche e del grande gap di impilamento circolare. Per esempio, Tesla 4680 Il grande cilindro riduce la proporzione del guscio aumentando il diametro della singola cellula, e la densità di energia cellulare singola è vicina a 300Wh/kg, Ma la densità del volume a livello di pacchetto è ancora inferiore a quella delle batterie prismatiche.
Sicurezza
La struttura prismatica del guscio cellulare ha una forte capacità di cuscinetto, e la temperatura centrale è facile da accumulare durante la ricarica rapida di grande capacità, Pertanto sono necessari un sistema di gestione termica completa e una progettazione di sicurezza per garantire un'elevata sicurezza.
Il guscio cellulare cilindrico ha un'alta resistenza, valvola di sicurezza integrata, e il design cilindrico è più favorevole alla dissipazione del calore, E la singola cella è più sicura. Tuttavia, In casi estremi come sovraccarico e corto circuito, Le misure protettive devono ancora essere rafforzate.
Costi di produzione
Il processo di produzione delle cellule prismatiche è relativamente complesso, con molti stampi personalizzati e requisiti rigorosi sulle attrezzature di produzione e sul controllo dei processi. Il processo di produzione delle cellule cilindriche è maturo, con modelli di prodotto altamente standardizzati e un alto grado di comunanza. Questo porta a un minor numero di specifiche del prodotto, Meno tipi di sviluppo di stampi manifatturieri, e più forte compatibilità della linea di produzione, che è in linea con il “piattaforma” concetto di produzione. Accoppiato con un alto grado di automazione, Riduce in modo significativo il rapporto lavoro della linea di produzione e riduce i costi del lavoro. Perciò, nelle stesse condizioni, Il costo di produzione delle cellule cilindriche è inferiore a quello delle cellule prismatiche.
Ciclo di vita
La durata del ciclo delle cellule prismatiche è di solito circa 2000 ~ 4000 volte. Le cellule prismatiche utilizzate per lo stoccaggio di energia possono raggiungere più di 6000 volte. La durata del ciclo delle cellule cilindriche è generalmente più breve.
COSÌ, In termini di durata del ciclo, cellule prismatiche > cellule cilindriche.
Utilizzo dello spazio
Quando si producono pacchi batteria a ioni di litio, Le celle cilindriche formeranno lacune quando disposte, E il tasso di utilizzo dello spazio è circa 70%. Quando sono disposte cellule prismatiche, Le lacune vengono eliminate, E il tasso di utilizzo dello spazio è finito 80%, che è notevolmente migliorato.
Perciò, In termini di utilizzo dello spazio, cellule prismatiche > cellule cilindriche.
Applicazione
Le celle prismatiche sono ampiamente utilizzate nei veicoli elettrici, Sistemi di accumulo di energia e altri campi. Nei veicoli elettrici, La loro struttura compatta può adattarsi meglio allo spazio del telaio del veicolo e migliorare la gamma del veicolo e la gestione delle prestazioni. Nei sistemi di accumulo di energia, Le cellule prismatiche con grande capacità e una lunga durata del ciclo possono prolungare meglio la durata dell'attrezzatura, riducendo così il costo dell'elettricità per unità dell'intero ciclo di vita.
Le celle cilindriche sono spesso usate nelle biciclette elettriche, attrezzature mediche, Elettronica di consumo e altri campi. Le loro dimensioni standardizzate e le buone prestazioni di dissipazione del calore rendono più comoda la progettazione del prodotto e la produzione. Nel campo dei veicoli elettrici, Alcune compagnie automobilistiche come Tesla usano anche cellule cilindriche. Tuttavia, a causa della capacità relativamente piccola di una singola cellula cilindrica, Un gran numero di celle cilindriche deve essere collegata in serie e parallele se utilizzate nei veicoli elettrici, che aumenta la complessità e il costo del sistema di gestione della batteria.
Riepilogo
Attraverso questo articolo, Credo che tutti abbiano imparato qualcosa sulle cellule prismatiche e sulle cellule cilindriche. Infatti, Non importa quale forma di batteria a ioni di litio sia scelta, La logica di selezione si basa principalmente sull'adattabilità. Dopotutto, Quello che si adatta alle tue esigenze è il migliore.
Credo che con il continuo sviluppo della tecnologia della batteria, Sia le cellule prismatiche che le cellule cilindriche continueranno a innovare nelle rispettive aree di forza. Si competono e si completano a vicenda, e gli ultimi beneficiari saranno l'intero ecosistema della batteria e il vasto numero di consumatori.