Arten von Lithiumbatterien: Lithium-Zellen-Format
Zylindrische Lithiumzellen
Wie leicht abgeleitet werden kann, sind zylindrische Zellen zylinderförmig, sind die Meist genutzt und gehörten zu den ersten, die in Massenproduktion hergestellt wurden. Sie können unterschiedliche Durchmesser haben, am gebräuchlichsten ist die 1865, bei der die Zahl 18 den Durchmesser (18 mm) und die Zahl 65 die Länge (65 mm) angibt. Es gibt aber auch andere Formate, wie den 2170 oder auch den zuletzt von Tesla, dem Pionier der Lithium-Batterien für Elektroautos, mit seinem 4680, der das Tesla Model Y antreibt. Abgesehen von einigen Autoherstellern die diese Wahl getroffen haben, sind zylindrische Zellen routinemäßig Wird in mittelkleinen Batteriepacks verwendetzB in Mikromobilität (Fahrräder, Roller und Motorroller), tragbare Werkzeuge, medizinische Geräte, Und so weiter.
Lithium-Pouch-Zellen
Diese Arten von Lithiumzellen werden wegen ihrer beutelartigen Form so genannt. Sie haben ein leichtes Design, und da sie keine inhärente Robustheit haben, müssen während der Produktion des Moduls spezielle Schutzvorrichtungen wie das Hinzufügen von Aluminiumrahmen eingefügt werden, um ihnen strukturelle Robustheit zu verleihen. Sie sind in verschiedenen Größen erhältlich, die gemäß den Anforderungen des Herstellers modifiziert werden können. Diese Zellen werden hauptsächlich in verwendet Smartphones, Drohnen, Laptops und dem Automobilindustrie.
Prismatische Lithiumzellen
Prismatische Lithiumzellen haben ein massives rechteckiges Gehäuse aus Aluminium oder einem sehr starken Kunststoffmaterial. Die internen Komponenten sind geschichtet. Es gibt sie in unterschiedlichen Größen, je nach Einsatzgebiet mit unterschiedlichen Formaten. Ihre einzelnen Komponenten können eine hohe Kapazität erreichen. Aufgrund ihrer Struktur eignen sich prismatische Zellen am besten für die Herstellung von Lithiumbatterien für den Maschinen- und Anlagenbau industrielle FahrzeugindustrieOder das Energiespeicher Sektor, die alle normalerweise mittlere bis hohe Kapazitäten erfordern.
Die Vor- und Nachteile der verschiedene Zelltypen wurden bereits diskutiert, aber nur wenige Menschen erkundigen sich jemals nach dem Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Batteriezellen und wie er funktioniert.
Obwohl die vielen Zelltypen, aus denen eine Lithiumbatterie besteht, von außen betrachtet sehr unterschiedlich erscheinen, ist es erstaunlich, wie ähnlich sich ihr Inneres tatsächlich ist. Die unterschiedlichen Arten der Batteriezellfertigung und -montage sollen nun näher beleuchtet werden.
Technischer Vergleich
Zylindrische Zellen werden in der Regel in Standardmodellen in Bezug auf die Größe hergestellt. Eine gängige Größe ist die Typ 18650 (18 mm Durchmesser, 65 mm Höhe). Dieser Typ hat eine Gesamtmasse von etwa 45 Gramm und kann je nach verwendeter Technologie eine Kapazität von etwa 1.2 bis 3 Ah unterstützen.
Beutelzellen haben eine weiche Konstruktion, die die Verwendung einer Stützstruktur bei diesen Zellen erfordert. Außerdem sollte die Zelle nicht in der Nähe von scharfen Kanten platziert werden. Der ungefähre Zellkapazitätsbereich beträgt 2.5–8 Ah, und das ungefähre Gewicht beträgt 75–225 g.
Prismatische Zellen werden mit einer Kapazität hergestellt, die von mehreren Ah für Laptops und Mobiltelefone bis hin zu Hunderten von Ah reicht, die dafür ausgelegt sind EV-Anwendungen. Der Gewichtsbereich liegt zwischen 0.8 und 5.2 kg.
Prismatische Zellen sind die beste Wahl für Gabelstaplerbatterien
Die Unterschiede in der Batterietechnologie ermöglichen es den Kunden heute, die beste Lösung für ihre Anwendungen zu wählen. Somit sind prismatische Lithiumzellen die bevorzugte Technologie für Flurförderzeuge (MHE):
Hunderte von Ah Nennkapazität. Die Technologie bietet das beste Verhältnis von Leistung und Energie pro Volumeneinheit. Dies ist besonders wichtig bei Batterien mit hoher Kapazität, hohem Strom und relativ niedriger Spannung, die in MHE verwendet werden.
Optimale Ausnutzung des verfügbaren Packraums. Es gibt keine Zwischenräume zwischen den Zellen. Dies ermöglicht eine maximale Kapazität für das Batteriepaket und bietet dennoch genügend Platz, um das erforderliche zusätzliche Gewicht, die Abdichtung, die Heizung, das interne Ladegerät oder andere Batterie-Upgrades innerhalb des begrenzten Bereichs des Batteriefachs unterzubringen.
Die Kontakte sind stark genug für eine zuverlässige Sammelschienenverbindung. Dies ist ein enorm wichtiger Sicherheitsfaktor bei Betrieb mit starken Vibrationen, insbesondere bei kissenbereiften Gabelstaplern.
Flexibles Batteriegewicht. Das Gewicht des LIB-Pakets ist für die meisten MHE keine Einschränkung in Bezug auf die Reichweite pro Ladevorgang (im Gegensatz zu Personen-EVs). Gabelstapler arbeiten meist in der Nähe ihrer Ladestationen und ihre Batterien sind oft als Gegengewicht konstruiert.
Stapeln einzelner Bleche
Bei dieser Lösung werden die Anoden-, Kathoden- und Separatorbleche einzeln mit einem Roboterarm geschnitten und dann übereinander gestapelt, bis die gesamte Lithiumzelle entsteht.
Die beiden anderen Konstruktionstechniken führen jedoch zu einem einzigen Blatt, das auf verschiedene Weise auf sich selbst gerollt werden kann.
Z-Faltungsprozess
Bei der als Z-Faltung bekannten Faltmethode werden die Anoden und Kathoden in Bleche geschnitten, während der Separator durchgehend bleibt. Dabei werden die Anoden- und Kathodenbleche zunächst geschnitten und dann in den Separator eingelegt, eine Endlosrolle, die die beiden Elektroden mittels Z-Faltung getrennt hält.
Walzvorgang
Der Walzprozess besteht aus dem Zusammenwalzen von vier Materialbahnen, die zuerst übereinander gestapelt werden (Anodenbahn + Separator + Kathodenbahn + Separator) und dann auf eine zylindrische oder eiförmige Basis gerollt werden, um die typische Form des Prismas oder Zylinders zu erhalten Zelle Fall.
Wie bereits dargestellt, können die Montageverfahren unterschiedlich sein, aber die Zusammensetzung der Batteriezellen bleibt gleich. In den Bildern der verschiedenen Montageprozesse ist zu sehen, wie die Anode eine braune Grundfarbe hat, da die Beschichtung auf einer dünnen Kupferschicht abgeschieden wird. Dann kommt der Kunststoff- oder Keramikseparator und schließlich die Kathode, die grau ist, da sie auf einer Aluminiumschicht abgeschieden ist.