棱柱形晶胞与圆柱形晶胞:它们有什么区别?

棱柱形晶胞与圆柱形晶胞:它们有什么区别?

主要有三种类型锂离子电池锂离子电池:圆柱形电池、方形电池和软包电池。在电动汽车行业,最有发展前景的电池类型是圆柱形和方形电池。虽然圆柱形电池近年来最为流行,但一些因素表明,方形电池可能会取而代之。

什么是棱柱形细胞

一个棱柱形电池棱柱形电池是一种内部化学元件被封装在刚性外壳内的电池。其矩形形状使其能够高效地将多个电池单元堆叠成电池模块。棱柱形电池有两种类型:外壳内的电极片(阳极、隔膜、阴极)可以是堆叠的,也可以是卷曲并压平的。

对于相同体积,堆叠的棱柱形电池可以一次性释放更多能量,提供更好的性能,而扁平的棱柱形电池包含更多能量,提供更持久的耐用性。

棱柱形电池主要用于储能系统和电动汽车。由于其尺寸较大,不适合用于电动自行车和手机等小型设备。因此,它们更适合高能耗应用。

什么是圆柱形细胞?

一个圆柱形单元圆柱形电池是指封装在刚性圆柱形外壳内的电芯。圆柱形电池体积小巧、呈圆形,因此可以堆叠安装在各种尺寸的设备中。与其他电池形式不同,圆柱形电池的形状可以防止电池膨胀,而膨胀是电池中常见的现象,即气体在外壳内积聚。

圆柱形电池最初用于笔记本电脑,每台笔记本电脑包含 3 到 9 个电池。后来,特斯拉在其首款电动汽车(Roadster 和 Model S)中使用了圆柱形电池,每辆电动汽车包含 6000 到 9000 个电池,圆柱形电池也因此变得流行起来。

圆柱形电池也应用于电动自行车、医疗设备和卫星。由于其独特的形状,圆柱形电池在太空探索中也至关重要;其他形状的电池会因大气压力而变形。例如,最近一次火星探测车就使用了圆柱形电池。电动方程式赛车(Formula E)的电池组也使用了与探测车相同的电池。

棱柱形胞和圆柱形胞的主要区别

形状并非棱柱形电池和圆柱形电池的唯一区别。其他重要区别还包括它们的尺寸、电气连接数量和功率输出。

尺寸

棱柱形电池比圆柱形电池大得多,因此每个电池包含的能量也更多。为了更直观地说明这种差异,一个棱柱形电池可以包含相当于 20 到 100 个圆柱形电池的能量。圆柱形电池尺寸较小,这意味着它们可以用于对功率要求较低的应用。因此,它们的应用范围更广。

连接

由于棱柱形电池比圆柱形电池体积更大,因此达到相同能量所需的电池数量更少。这意味着,在相同体积下,采用棱柱形电池的电池组需要焊接的电气连接点更少。这是棱柱形电池的一大优势,因为制造缺陷的可能性更低。

力量

圆柱形电池虽然储能容量小于棱柱形电池,但功率更高。这意味着圆柱形电池的放电速度比棱柱形电池更快。这是因为圆柱形电池每安时 (Ah) 的连接数更多。因此,圆柱形电池更适合高性能应用,而棱柱形电池则更适合优化能源效率。

高性能电池的应用实例包括电动方程式赛车和火星上的“机智号”直升机。两者都需要在极端环境下保持极高的性能。

为什么棱柱形细胞可能正在崛起

电动汽车行业发展迅速,棱柱形电池和圆柱形电池哪种会最终胜出尚不明朗。目前,圆柱形电池在电动汽车行业更为普及,但有理由相信棱柱形电池未来会越来越受欢迎。

首先,棱柱形电池可以通过减少制造步骤来降低成本。其独特的形状使得制造更大尺寸的电池成为可能,从而减少了需要清洁和焊接的电气连接数量。

棱柱形电池也是磷酸铁锂(LFP)电池的理想形式,这种电池采用的材料更便宜、更容易获取。与其他电池不同,磷酸铁锂电池使用的资源遍布全球。它们不需要镍和钴等稀有且昂贵的材料,而这些材料正是推高其他类型电池成本的原因。

种种迹象表明,磷酸铁锂电池(LFP电池)正在兴起。在亚洲,电动汽车制造商已经开始使用磷酸铁锂(LiFePO4)电池,这是一种采用方形结构的磷酸铁锂电池。特斯拉也表示,已开始在其标准续航版车型中使用中国制造的方形电池。

然而,磷酸铁锂电池也存在一些重要的缺点。首先,它的能量密度低于目前使用的其他电池,因此无法用于F1电动赛车等高性能车辆。此外,电池管理系统(BMS)难以准确预测电池的电量。

您可以观看此视频以了解更多信息。LFP化学及其日益流行的原因。


发布时间:2022年12月6日