Tipos de baterías de litio: Formato de celda de litio

Pilas cilíndricas de litio

Como se puede deducir fácilmente, las células cilíndricas tienen forma de cilindro, son las más comúnmente utilizado y estuvieron entre los primeros en ser producidos 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 indica el largo (65 mm). Existen, sin embargo, otros formatos, como el 2170 o, de nuevo, el más reciente adoptado por Tesla, el pionero de las baterías de litio para coches eléctricos, con su 4680 utilizado para alimentar el Tesla Model Y. Aparte de unos pocos fabricantes de automóviles que han hecho esta elección, las células cilíndricas son rutinariamente utilizado en paquetes de baterías medianos-pequeñospor ejemplo en micro movilidad (bicicletas, scooters y scooters de motor), herramientas portátiles, dispositivos médicos, Y así sucesivamente.

Células de bolsa de litio

Estos tipos de celdas de litio se llaman así por su forma de bolsa. Tienen un diseño liviano y, como no tienen una robustez inherente, se deben insertar protecciones especiales, como la adición de marcos de aluminio, durante la producción del módulo para darle robustez estructural. Vienen en varios tamaños que se pueden modificar según los requisitos del fabricante. Estas células se utilizan principalmente en teléfonos inteligentes, drones, computadoras portátiles y al industria del automóvil.

Celdas prismáticas de litio

Las celdas de litio prismáticas tienen una carcasa rectangular sólida hecha de aluminio o de un material plástico muy resistente. Los componentes internos están en capas. Se presentan en diferentes tamaños, con variedad de formatos según el campo de aplicación. Sus componentes individuales pueden alcanzar una alta capacidad. Debido a su estructura, las celdas prismáticas son las más adecuadas para la producción de baterías de litio para la maquinaria y industria de vehículos industriales, o el almacen de energia sector, todos los cuales requieren normalmente capacidades medias-altas.

Los beneficios y desventajas de la varios tipos de células Ya se han discutido, pero pocas personas preguntan sobre el proceso de producción de celdas de batería 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 celdas cilíndricas generalmente se producen en modelos estándar en términos de tamaño. Un tamaño común es el Tipo 18650 (18 mm de diámetro, 65 mm de altura). Este tipo tiene una masa total de unos 45 gramos y puede soportar una capacidad de unos 1.2 a 3 Ah dependiendo de 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 destinados a computadoras portátiles y teléfonos celulares hasta cientos de Ah diseñados para aplicaciones para vehículos eléctricos. El rango de peso es de 0.8 a 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):

Cientos de Ah de capacidad nominal. La tecnología proporciona la mejor relación de 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 usan en MHE.

Utilización óptima del espacio disponible en el paquete. No hay cavidades de espacio entre las células. Esto permite una capacidad máxima para el paquete de baterías y todavía tiene suficiente espacio para acomodar el peso adicional requerido, el sellado, el calentador, el cargador interno u otras actualizaciones de la batería dentro del área limitada del compartimiento de la batería.

Los contactos son lo suficientemente fuertes para una conexión confiable de barras colectoras. Este es un factor de seguridad muy importante con operaciones de alta vibración, especialmente en carretillas elevadoras de tipo neumático.

Peso flexible de la batería. El peso del paquete LIB no es una limitación para la mayoría de los MHE en términos de su rango por carga (a diferencia de los EV de pasajeros). Los montacargas operan principalmente 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.