Σε αυτό το άρθρο, θα αναλύσουμε τις διαθέσιμες στην αγορά διαθέσιμες μορφές κυψελών λιθίου και θα καταλάβουμε ποιες είναι οι καλύτερες για ναυτιλιακές ή βιομηχανικές εφαρμογές . Ένα από τα θεμελιώδη στοιχεία των μπαταριών λιθίου είναι αναμφισβήτητα οι «κυψέλες» απο τις οποίες αποτελούνται.
Οι τρεις πιο συνηθισμένες μορφές κυψέλλες λιθίου στην παραγωγή σήμερα είναι:
- Κυλινδρικές κυψέλες
- Κυψέλες «φακέλου»
- Πρισματικές κυψέλες
Οι κυλινδρικές κυψέλες για μπαταρίες λιθίου είναι πολύ παρόμοιες με τις μπαταρίες των τηλεχειριστηρίων μας στο σπίτι. Η πιο συνηθισμένη μορφή είναι η κυψέλη 18650 (διάμετρος 18 mm, ύψος 650 mm), με άλλες μορφές όπως τα 26650 κυψελωτά ή προσαρμοσμένες λύσεις που επιλέγει ο κατασκευαστής των κυψελών.
Πλεονεκτήματα κυλινδρικών κυψελών
Τα πλεονεκτήματα της χρήσης κυλινδρικών κυψελών ιόντων λιθίου είναι η ανθεκτική κατασκευη και η δυνατότητα αλλαγής της χημείας διατηρώντας τον ίδιο μηχανισμό συγκράτησης.
Μειονεκτήματα κυλινδρικών κυψελών
Οι αρνητικές απόψεις των κυλινδρικών κυψελών ιόντων λιθίου περιλαμβάνουν τη χαμηλή χωρητικότητα μεμονωμένων κυψελών, φθάνοντας το μέγιστο των 3Αh και το γεγονός ότι τα κύτταρα μεταξύ τους συναρμολογούνται σε σειρά και παράλληλα με συγκόλληση. Αυτός ο τύπος κατασκευής δεν επιτρέπει την αντικατάσταση μεμονωμένων κυψελών , αλλά απαιτεί την αντικατάσταση ολόκληρης της μονάδας χρησιμοποιώντας πιο επεμβατικές και δαπανηρές διαδικασίες.
Εάν ο εξοπλισμός σας παρουσιάζει πρόβλημα μπαταρίας, πρέπει να αντικατασταθεί ολόκληρη η μονάδα, με αποτέλεσμα δαπανηρό χρόνο διακοπής λειτουργίας. Επιπλέον, η χαμηλή χωρητικότητα των επιμέρους στοιχείων και η προκύπτουσα “παράλληλη” φύση πολλών στοιχείων, συχνά οδηγούν σε μείωση της ασφάλειας ολόκληρου του πακέτου των μπαταριών λιθίου .
Οι περισσότεροι συναρμολογητές συσσωρευτών ιόντων λιθίου τοποθετούν παράλληλα έναν αριθμό κυψελών για να επιτύχουν την επιθυμητή χωρητικότητα: για παράδειγμα, για να επιτευχθεί μια χωρητικότητα 200Αh χρησιμοποιώντας κυψέλες 2,5Αh, 80 κυψέλες πρέπει να είναι διατεταγμένες παράλληλες και όλες αυτες οι κυψέλες θα συνδέονται παράλληλα. Σε ένα εσωτερικό πρόβλημα, ένα από αυτά είναι τα βραχυκυκλώματα, δεν θα απορροφήσει μόνο τη δική του ενέργεια αλλά θα πρέπει επίσης να απορροφήσει όλη την ενέργεια των 80 κυλινδρικών κυψελών παράλληλα.
Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει πολύ υψηλή θερμότητα στο δομοστοιχείο, με καταστροφικά αποτελέσματα όπως η φωτιά. Για να αποφευχθεί αυτό, οι μεγάλοι κατασκευαστές όπως η Tesla χρησιμοποιούν πολύ εξελιγμένες διαδικασίες παραγωγής που επιτρέπουν την παράλληλη σύνδεση των κυψελών χρησιμοποιώντας έναν τύπο ασφάλειας. Εάν μια κυψέλη κοπεί / χαλασει, η “ασφάλεια” της θα χτυπήσει και η ασφάλεια της μπαταρίας δεν διακυβεύεται.
Δυστυχώς, κανένας από τους κατασκευαστές μπαταριών ιόντων λιθίου στη βιομηχανική αγορά δεν έχει αυτό το είδος τεχνολογίας. Ως αποτέλεσμα αυτών των αρνητικών πτυχών, αποφεύγουμε αυτόν τον τύπο κυψελών στις μπαταρίες της Transfluid.
Κυψέλες «φακέλου»
Στους «φακέλους» λιθίου , που ονομάζεται αυτό λόγω του σχήματος συσκευασίας / φακέλου τους, οι διαστάσεις αλλάζουν σημαντικά ανάλογα με τις κατασκευαστικές επιλογές του κατασκευαστή.
Πλεονεκτήματα των κυψελών «φακέλου»
Οι θετικές απόψεις αυτής της τεχνολογίας λιθίου είναι η υψηλή πυκνότητα ενέργειας που μπορεί να επιτευχθεί και το χαμηλού κόστους περίβλημα . Οι κυψέλες «φάκελοι» στην αγορά ποικίλλουν από μερικές εκατοντάδες mAh έως 20Αh, αλλά λίγοι κατασκευαστές υπερβαίνουν αυτό το όριο.
Μειονεκτήματα των κυψελών «φακέλου»
Η πιο αρνητική πτυχή είναι σίγουρα η ευθραυστότητα του περιβλήματος, το οποίο δεν χρειάζεται πολύ για να σπάσει. Ακόμη και ένα νύχι μπορεί να το βλάψει ανεπανόρθωτα.
Όταν χρησιμοποιείτε αυτόν τον τύπο κυψελίδας, το σύστημα συσκευασίας των κυψελών είναι πολύ σημαντικό. Αυτό πρέπει να αποτρέψει οποιοδήποτε είδος στρες στις μεμονωμένες κυψέλες: κραδασμούς, σκασίματα και στρέβλωση. Το σύστημα συσκευασιών για κυψέλες «φακέλους» για τη δημιουργία μονάδων είναι πολύ σημαντικό και επομένως είναι περίπλοκο, αν όχι αδύνατο, η ανάπτυξη προσαρμοσμένων συσκευασιών.
Οι κυψέλες έχουν πάντοτε μέτρια έως χαμηλή χωρητικότητα .
Για τη δημιουργία βιομηχανικών πακέτων μπαταριών, θα χρειάζονταν δεκάδες κελιά παράλληλα, μειώνοντας έτσι την ασφάλεια της μπαταρίας. Και πάλι σε αυτή την περίπτωση, τα επιμέρους κελιά συγκολλούνται για να τα συνδέσουν σε σειρά ή παράλληλα και είναι συνεπώς αδύνατο να αντικατασταθεί ένα κελί και είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί ολόκληρη η μονάδα.
Οι πρισματικές κυψέλες λιθίου έχουν μια στερεή θήκη, συνήθως σε πλαστικό ή μεταλλικό (αλουμίνιο) υλικό, και έχουν κοχλίες ή συγκολλημένα τερματικά (πόλους).
Πλεονεκτήματα πρισματικών κυττάρων
Αυτή η περίπτωση των πρισματικών κυψελών είναι πολύ ανθεκτική , προσφεροντας πολύ καλά αποτελέσματα στην παραγωγή προσαρμοσμένων συστοιχιών μπαταριών, αποφεύγοντας πολύπλοκες μελέτες και δαπανηρές δοκιμές μηχανικής καταπόνησης.
Υψηλή χωρητικότητα των επιμέρους στοιχείων : με ένα κελί είναι δυνατή η επίτευξη έως 300Αh, η οποία είναι σημαντική ποιότητα για τη δημιουργία μπαταριών με μεγάλες χωρητικότητες, όπως στη ναυτική ή βιομηχανική αγορά, αποφεύγοντας παράλληλες κυψέλες, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την ασφάλεια του συνόλου της συσκευασίας.
Μια άλλη σημαντική πτυχή είναι οι πόλοι με βίδες . Αυτό απλοποιεί τη συναρμολόγηση και καθιστά την αντικατάσταση ενός στοιχείου ευκολότερη, ακόμη και επί τόπου.
Μειονεκτήματα των πρισματικών κυττάρων
Το μειονέκτημα των πρισματικών κυψελών λιθίου είναι η ελαφρώς κατώτερη υψηλής πυκνότητας ενέργειας λόγω του τύπου της περίπτωσης συγκράτησης.
Οι καλύτερες κυψέλες λιθίου για τα μηχανήματά σας
Συνοψίζοντας τις παραπάνω πληροφορίες για τα κύτταρα του λιθίου, θα μπορούσαμε να πούμε ότι:
- οι κυλινδρικές κυψέλες χρησιμοποιούνται συνήθως σε μικρές μπαταρίες λιθίου (<2kWh), για παράδειγμα, ηλεκτρικά ποδήλατα, κατσαβίδια, εργαλεία κηπουρικής κλπ.). Μόνο η Tesla τις χρησιμοποιεί στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας.
- οι κυψέλες «φάκελοι» παράγονται κυρίως με χημεία NMC και χρησιμοποιούνται κυρίως σε εφαρμογές υψηλής ισχύος (υψηλής τάσης και χαμηλής χωρητικότητας) ή σε εφαρμογές όπου απαιτείται μείωση του όγκου, για παράδειγμα, ηλεκτρικές μοτοσικλέτες ή ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
- οι πρισματικές κυψέλες χρησιμοποιούνται για τις μπαταρίες λιθίου στον βιομηχανικό τομέα και στην ναυτιλία για την παραγωγή μεσαίων και μεγάλων μπαταριών.
Η Transfluid SpA έχει επιλέξει πρισματικές κυψέλες για τις μπαταρίες της, ακριβώς λόγω των χαρακτηριστικών τους. Μας επιτρέπουν να επιτύχουμε υψηλής ποιότητας επιδόσεις τόσο στις βιομηχανικές μηχανές όσο και στις εφαρμογές ηλεκτρικών σκαφών και πλοίων. Μάθετε περισσότερα σχετικά με την τεχνολογία λιθίου .
