Tipi di batterie al litio: Formato cella al litio

Celle cilindriche al litio

Come si può facilmente dedurre, le celle cilindriche sono di forma cilindrica, sono le più comunemente usato e furono tra i primi ad essere prodotti in serie. Possono avere diversi diametri, il più comune è il 1865, dove il numero 18 indica il diametro (18 mm) e il numero 65 indica la lunghezza (65 mm). Non mancano però altri formati, come il 2170 o, ancora, quello più recentemente adottato da Tesla, pioniere delle batterie al litio per auto elettriche, con il suo 4680 utilizzato per alimentare la Tesla Model Y. A parte qualche casa automobilistica che hanno fatto questa scelta, le cellule cilindriche sono abitualmente utilizzato in pacchi batteria medio-piccoli, ad es. in micro-mobilità (biciclette, scooter e motorini), strumenti portatili, dispositivi medici, E così via.

Celle a sacca di litio

Questi tipi di celle al litio sono così chiamati per la loro forma simile a una borsa. Hanno un design leggero e, poiché non hanno robustezza intrinseca, durante la produzione del modulo devono essere inserite protezioni speciali, come l'aggiunta di telai in alluminio, per conferire loro robustezza strutturale. Sono disponibili in varie dimensioni che possono essere modificate in base alle esigenze del produttore. Queste cellule sono utilizzate principalmente in smartphone, droni, laptop e la industria automobilistica.

Celle prismatiche al litio

Le celle al litio prismatiche hanno un solido involucro rettangolare in alluminio o in un materiale plastico molto resistente. I componenti interni sono stratificati. Sono disponibili in diverse dimensioni, con una varietà di formati a seconda del campo di applicazione. I loro singoli componenti possono raggiungere una capacità elevata. Grazie alla loro struttura, le celle prismatiche sono le più adatte per la produzione di batterie al litio per macchinari e industria dei veicoli industrialio stoccaggio di energia settore, che normalmente richiedono capacità medio-alte.

I vantaggi e gli svantaggi del vari tipi cellulari sono già stati discussi, ma poche persone si sono mai informate sul processo di produzione delle celle della batteria agli ioni di litio e su come funziona.

Sebbene i molti tipi di celle che compongono una batteria al litio appaiano molto diversi tra loro se visti dall'esterno, è sorprendente scoprire quanto siano simili i loro interni. I diversi tipi di produzione e assemblaggio di celle di batteria verranno ora esplorati in modo più dettagliato.


Confronto tecnico

Le celle cilindriche sono solitamente prodotte in modelli standard in termini di dimensioni. Una dimensione comune è la Tipo 18650 (diametro 18 mm, altezza 65 mm). Questo tipo ha una massa totale di circa 45 grammi e può supportare una capacità da circa 1.2 a 3 Ah a seconda della tecnologia impiegata.

Le celle a sacchetto hanno una costruzione morbida che richiede l'uso di una struttura di supporto con queste celle. Inoltre, la cella non deve essere posizionata vicino a spigoli vivi. La gamma di capacità approssimativa della cella è di 2.5-8 Ah e il peso approssimativo è di 75-225 g.

Le celle prismatiche sono prodotte con una capacità che va da diversi Ah destinati a laptop e telefoni cellulari a centinaia di Ah progettati per applicazioni EV. L'intervallo di peso è di 0.8-5.2 kg.


Le celle prismatiche sono la scelta migliore per le batterie dei carrelli elevatori

Le differenze nella tecnologia delle batterie oggi consentono ai clienti di scegliere la soluzione migliore per le loro applicazioni. Pertanto, le celle prismatiche al litio sono la tecnologia preferita per le apparecchiature di movimentazione dei materiali (MHE):

Capacità nominale di centinaia di Ah. La tecnologia fornisce il miglior rapporto tra potenza ed energia per unità di volume. Ciò è particolarmente importante nelle batterie ad alta capacità, alta corrente e tensione relativamente bassa utilizzate in MHE.

Sfruttamento ottimale dello spazio di imballaggio disponibile. Non ci sono cavità spaziali tra le cellule. Ciò consente la massima capacità per il pacco batteria e ha ancora spazio sufficiente per ospitare il peso aggiuntivo richiesto, la tenuta, il riscaldatore, il caricatore interno o altri aggiornamenti della batteria all'interno dell'area limitata del vano batteria.

I contatti sono sufficientemente robusti per un collegamento affidabile delle sbarre collettrici. Questo è un fattore di sicurezza estremamente importante con operazioni con vibrazioni elevate, specialmente nei carrelli elevatori del tipo con pneumatici ammortizzati.

Peso della batteria flessibile. Il peso del pacco LIB non è un limite per la maggior parte del MHE in termini di autonomia per una ricarica (a differenza dei veicoli elettrici per passeggeri). I carrelli elevatori funzionano principalmente vicino alle loro stazioni di ricarica e le loro batterie sono spesso progettate come contrappeso.


Impilamento di singoli fogli

Questa soluzione prevede di tagliare singolarmente i fogli di anodo, catodo e separatore, utilizzando un braccio robotico per ciascuno, e quindi impilarli uno sopra l'altro fino a creare l'intera cella al litio.

Le altre due tecniche costruttive, invece, danno come risultato un unico foglio che può essere arrotolato su se stesso in vari modi.


Processo di piegatura a Z

Il metodo di piegatura noto come piegatura a Z vede gli anodi e i catodi tagliati in fogli, mentre il separatore rimane continuo. In questo caso, i fogli di anodo e catodo vengono prima tagliati e poi inseriti nel separatore, un rullo continuo che mantiene separati i due elettrodi mediante un processo di piegatura a Z.

Processo di laminazione

Il processo di laminazione consiste nell'arrotolare insieme quattro fogli di materiale, prima impilati uno sopra l'altro (foglio anodico + separatore + foglio catodico + separatore), e poi laminati su una base cilindrica o ovoidale per dare la tipica forma del prismatico o cilindrico cassa cellulare.

Come già illustrato, le modalità di assemblaggio possono essere diverse, ma la composizione delle celle della batteria rimane la stessa. Nelle immagini dei vari processi di assemblaggio si nota come l'anodo abbia un colore di base marrone, in quanto il rivestimento è depositato su un sottile strato di rame. Poi viene il separatore plastico o ceramico e infine il catodo, che è di colore grigio, poiché depositato su uno strato di alluminio.