Tipos de baterías de litio: Formato de celda de litio
Pilas cilíndricas de litio
Como se puede deducir fácilmente, las celdas cilíndricas tienen forma cilíndrica, son las más utilizadas y fueron de las primeras en producirse en masa. Pueden tener diferentes diámetros, siendo el más común el 1865, donde el número 18 indica el diámetro (18 mm) y el número 65 la longitud (65 mm). Sin embargo, existen otros formatos, como el 2170 o, de nuevo, el adoptado más recientemente por Tesla, el pionero de las baterías de litio para coches eléctricos, con su 4680 utilizado para alimentar el Tesla Model Y. Aparte de algunos fabricantes de automóviles que han optado por esta opción, las celdas cilíndricas se utilizan habitualmente en baterías de tamaño mediano-pequeño , por ejemplo, en micromovilidad (bicicletas, patinetes y motonetas), herramientas portátiles, dispositivos médicos , etc.
Células de bolsa de litio
Este tipo de celdas de litio se denominan así por su forma de bolsa. Tienen un diseño ligero y, al carecer de robustez intrínseca, se deben incorporar protecciones especiales, como marcos de aluminio, durante su fabricación para dotarlas de resistencia estructural. Se presentan en diversos tamaños que pueden modificarse según las necesidades del fabricante. Estas celdas se utilizan principalmente en teléfonos inteligentes, drones, ordenadores portátiles y la industria automotriz.
Celdas prismáticas de litio
Las celdas de litio prismáticas tienen una carcasa rectangular sólida de aluminio o de un material plástico muy resistente. Los componentes internos están dispuestos en capas. Se presentan en diferentes tamaños y formatos, según el campo de aplicación. Sus componentes individuales pueden alcanzar una alta capacidad. Gracias a su estructura, las celdas prismáticas son ideales para la producción de baterías de litio para la industria de maquinaria y vehículos industriales , o para el sector del almacenamiento de energía , que normalmente requieren capacidades medias-altas.
Ya se han analizado las ventajas y desventajas de los distintos tipos de celdas , pero pocas personas se preguntan sobre el proceso de producción de las celdas de las baterías de iones de litio y cómo funciona.
Aunque los muchos tipos de celdas que componen una batería de litio parecen muy diferentes entre sí cuando se ven desde el exterior, es sorprendente saber cuán similares son en realidad sus interiores. Los diferentes tipos de producción y ensamblaje de celdas de batería ahora se explorarán con más detalle.
Comparación Técnica
Las baterías cilíndricas suelen fabricarse en tamaños estándar. Un tamaño común es el tipo 18650 (18 mm de diámetro, 65 mm de altura) . Este tipo tiene una masa total de aproximadamente 45 gramos y puede soportar una capacidad de entre 1.2 y 3 Ah, según la tecnología empleada.
Las celdas de bolsa tienen una construcción blanda que requiere el uso de una estructura de soporte con estas celdas. Además, la celda no debe colocarse cerca de bordes afilados. El rango aproximado de capacidad de la celda es de 2.5 a 8 Ah y el peso aproximado es de 75 a 225 g.
Las celdas prismáticas se fabrican con una capacidad que va desde varios Ah, destinadas a ordenadores portátiles y teléfonos móviles, hasta cientos de Ah, diseñadas para vehículos eléctricos . Su peso oscila entre 0.8 y 5.2 kg.
Las celdas prismáticas son la mejor opción para las baterías de montacargas
Las diferencias en la tecnología de las baterías hoy en día permiten a los clientes elegir la que mejor se adapte a sus aplicaciones. Por lo tanto, las celdas prismáticas de litio son la tecnología preferida para equipos de manejo de materiales (MHE):
Capacidad nominal de cientos de Ah. Esta tecnología proporciona la mejor relación entre potencia y energía por unidad de volumen. Esto es especialmente importante en las baterías de alta capacidad, alta corriente y voltaje relativamente bajo que se utilizan en los equipos de manipulación de materiales.
Aprovechamiento óptimo del espacio disponible en la batería. No hay espacios entre las celdas. Esto permite maximizar la capacidad de la batería y, al mismo tiempo, disponer de espacio suficiente para añadir peso, sellador, calentador, cargador interno u otras mejoras necesarias dentro del espacio limitado del compartimento.
Los contactos son lo suficientemente robustos para una conexión fiable de las barras colectoras. Este es un factor de seguridad de suma importancia en operaciones con alta vibración, especialmente en carretillas elevadoras con neumáticos macizos.
Peso de la batería flexible. El peso del paquete de baterías de iones de litio no supone una limitación para la mayoría de los equipos de manipulación de materiales en cuanto a su autonomía por carga (a diferencia de los vehículos eléctricos de pasajeros). Las carretillas elevadoras suelen operar cerca de sus estaciones de carga y sus baterías a menudo están diseñadas como contrapeso.
Apilamiento de hojas individuales
Esta solución consiste en cortar las láminas de ánodo, cátodo y separador individualmente, utilizando un brazo robótico para cada una, y luego apilarlas una encima de la otra hasta crear la celda de litio completa.
Las otras dos técnicas de construcción, sin embargo, dan como resultado una sola hoja que se puede enrollar sobre sí misma de diversas maneras.
Proceso de plegado en Z
El método de plegado conocido como plegado en Z ve los ánodos y cátodos cortados en láminas, mientras que el separador permanece continuo. En este caso, las láminas de ánodo y cátodo se cortan primero y luego se insertan en el separador, un rollo continuo que mantiene separados los dos electrodos mediante un proceso de plegado en Z.
Proceso de laminación
El proceso de laminado consiste en enrollar cuatro láminas de material juntas, primero apiladas una encima de la otra (lámina anódica + separador + lámina catódica + separador), y luego enrolladas sobre una base cilíndrica u ovoide para darle la forma típica del prismático o cilíndrico. caja de celular.
Como ya se ha ilustrado, los métodos de ensamblaje pueden ser diferentes, pero la composición de las celdas de la batería sigue siendo la misma. En las imágenes de los distintos procesos de montaje se puede apreciar como el ánodo tiene un color marrón básico, ya que el recubrimiento se deposita sobre una fina capa de cobre. Luego viene el separador de plástico o cerámica y, por último, el cátodo, que es de color gris, ya que se deposita sobre una capa de aluminio.