On olemassa kolme päätyyppiälitiumioniakut(li-ioni): sylinterimäiset kennot, prismaattiset kennot ja pussikennot. Sähköautoteollisuudessa lupaavimmat kehitysaskeleet liittyvät sylinterimäisiin ja prismaattisiin kennoihin. Vaikka sylinterimäinen akkumuoto on ollut suosituin viime vuosina, useat tekijät viittaavat siihen, että prismaattiset kennot saattavat vallata jalansijaa.

Mitä ovatPrismaattiset solut

Aprismasoluon kenno, jonka kemiallinen rakenne on suljettu jäykkään koteloon. Sen suorakaiteen muoto mahdollistaa useiden yksiköiden tehokkaan pinoamisen akkumoduuliin. Prismaattisia kennoja on kahdenlaisia: kotelon sisällä olevat elektrodilevyt (anodi, erotin, katodi) on joko pinottu tai rullattu ja litistetty.

Samalla tilavuudella pinotut prismaattiset kennot voivat vapauttaa enemmän energiaa kerralla, mikä tarjoaa paremman suorituskyvyn, kun taas litistetyt prismaattiset kennot sisältävät enemmän energiaa, mikä tarjoaa enemmän kestävyyttä.

Prismaattisia kennoja käytetään pääasiassa energian varastointijärjestelmissä ja sähköajoneuvoissa. Niiden suurempi koko tekee niistä huonoja ehdokkaita pienemmille laitteille, kuten sähköpyörille ja matkapuhelimille. Siksi ne sopivat paremmin energiaintensiivisiin sovelluksiin.

Mitä ovat sylinterimäiset solut

Asylinterimäinen kennoon jäykkään sylinterimäiseen koteloon suljettu kenno. Sylinterimäiset kennot ovat pieniä ja pyöreitä, minkä ansiosta niitä voidaan pinota kaikenkokoisiin laitteisiin. Toisin kuin muissa akkumuodoissa, niiden muoto estää turpoamisen, joka on ei-toivottu ilmiö akuissa, joissa kaasuja kertyy koteloon.

Sylinterimäisiä kennoja käytettiin ensin kannettavissa tietokoneissa, joissa oli kolmesta yhdeksään kennoa. Ne saivat sitten suosiota, kun Tesla käytti niitä ensimmäisissä sähköautoissaan (Roadster ja Model S), joissa oli 6 000–9 000 kennoa.

Sylinterimäisiä kennoja käytetään myös sähköpyörissä, lääkinnällisissä laitteissa ja satelliiteissa. Ne ovat myös välttämättömiä avaruustutkimuksessa muotonsa vuoksi; muut kennomuodot muuttuisivat ilmakehän paineen vaikutuksesta. Esimerkiksi viimeisin Marsiin lähetetty mönkijä toimii sylinterimäisten kennojen avulla. Formula E -sarjan huipputehokkaat sähkökilpa-autot käyttävät akussaan täsmälleen samoja kennoja kuin mönkijä.

Prismaattisten ja sylinterimäisten solujen tärkeimmät erot

Muoto ei ole ainoa asia, joka erottaa prismaattiset ja sylinterimäiset kennoja toisistaan. Muita tärkeitä eroja ovat niiden koko, sähköliitäntöjen määrä ja teho.

Koko

Prismaattiset kennot ovat paljon suurempia kuin sylinterimäiset kennot ja siksi ne sisältävät enemmän energiaa kennoa kohden. Karkean käsityksen saamiseksi erosta voidaan sanoa, että yksi prismaattinen kenno voi sisältää saman määrän energiaa kuin 20–100 sylinterimäistä kennoa. Sylinterimäisten kennojen pienempi koko tarkoittaa, että niitä voidaan käyttää sovelluksissa, jotka vaativat vähemmän tehoa. Tämän seurauksena niitä käytetään laajemmassa valikoimassa sovelluksia.

Yhteydet

Koska prismaattiset kennot ovat suurempia kuin sylinterimäiset kennot, saman energiamäärän saavuttamiseksi tarvitaan vähemmän kennoja. Tämä tarkoittaa, että samalla tilavuudella prismaattisia kennoja käyttävissä akuissa on vähemmän hitsattavia sähköliitäntöjä. Tämä on prismaattisten kennojen merkittävä etu, koska valmistusvirheiden mahdollisuudet ovat pienemmät.

Voima

Sylinterimäiset kennot saattavat varastoida vähemmän energiaa kuin prismaattiset kennot, mutta niillä on enemmän tehoa. Tämä tarkoittaa, että sylinterimäiset kennot voivat purkaa energiansa nopeammin kuin prismaattiset kennot. Syynä on se, että niillä on enemmän liitäntöjä ampeerituntia (Ah) kohden. Tämän seurauksena sylinterimäiset kennot sopivat ihanteellisesti tehokkaisiin sovelluksiin, kun taas prismaattiset kennot ovat ihanteellisia energiatehokkuuden optimointiin.

Esimerkkejä tehokkaista akkusovelluksista ovat Formula E -kilpa-autot ja Marsin Ingenuity-helikopteri. Molemmat vaativat äärimmäistä suorituskykyä äärimmäisissä olosuhteissa.

Miksi prismaattiset solut saattavat ottaa vallan

Sähköautoteollisuus kehittyy nopeasti, eikä ole varmaa, tulevatko prismaattiset vai sylinterimäiset kennot vallitsemaan. Tällä hetkellä sylinterimäiset kennot ovat yleisempiä sähköautoteollisuudessa, mutta on syytä uskoa, että prismaattiset kennot kasvattavat suosiotaan.

Ensinnäkin prismaattiset kennot tarjoavat mahdollisuuden alentaa kustannuksia vähentämällä valmistusvaiheiden määrää. Niiden muoto mahdollistaa suurempien kennojen valmistuksen, mikä vähentää puhdistettavien ja hitsattavien sähköliitäntöjen määrää.

Prismaattiset akut ovat myös ihanteellinen muoto litium-rautafosfaattikemialle (LFP), joka on halvempien ja helpommin saatavilla olevien materiaalien yhdistelmä. Toisin kuin muut kemikaalit, LFP-akut käyttävät resursseja, joita on kaikkialla maapallolla. Ne eivät vaadi harvinaisia ​​ja kalliita materiaaleja, kuten nikkeliä ja kobolttia, jotka nostavat muiden kennotyyppien hintaa.

On vahvoja merkkejä siitä, että LFP-prismaattiset kennot ovat tulossa markkinoille. Aasiassa sähköautovalmistajat käyttävät jo LiFePO4-akkuja, jotka ovat prismaattisessa muodossa olevia LFP-akkuja. Tesla ilmoitti myös alkaneensa käyttää Kiinassa valmistettuja prismaattisia akkuja autojensa vakiomallisissa versioissa.

LFP-kemialla on kuitenkin merkittäviä haittoja. Ensinnäkin se sisältää vähemmän energiaa kuin muut tällä hetkellä käytössä olevat kemikaalit, eikä sitä siksi voida käyttää tehokkaissa ajoneuvoissa, kuten Formula 1 -sähköautoissa. Lisäksi akunhallintajärjestelmillä (BMS) on vaikeuksia ennustaa akun varaustasoa.

Voit katsoa tämän videon saadaksesi lisätietoja aiheestaLFPkemia ja miksi se on kasvattanut suosiotaan.