リチウム電池の種類:リチウムセル形式
円筒形リチウム電池
容易に推測できるように、円筒形セルは円筒形をしており、最も一般的に使用されているセルであり、最初に大量生産されたセルの1つです。直径は様々ですが、最も一般的なのは1865で、18は直径(18 mm)、65は長さ(65 mm)を表しています。ただし、2170や、電気自動車用リチウムイオン電池のパイオニアであるテスラが最近採用した4680など、他の形式もあります。テスラ モデルYの動力源として使用されています。この形式を採用した自動車メーカーはごく少数ですが、円筒形セルは、マイクロモビリティ(自転車、スクーター、モータースクーター)、携帯工具、医療機器など、中小型バッテリーパックで一般的に使用されています。
リチウムポーチセル
これらのリチウムイオン電池は、袋状の形状をしていることからその名が付けられました。軽量設計ですが、本来の堅牢性に欠けるため、構造的な堅牢性を確保するために、製造時にアルミニウムフレームの追加などの特別な保護措置を講じる必要があります。サイズは様々で、メーカーの要件に応じて変更可能です。これらの電池は主にスマートフォン、ドローン、ノートパソコン、自動車産業で使用されています。
角形リチウム電池
角型リチウム電池は、アルミニウムまたは非常に丈夫なプラスチック素材で作られた、頑丈な長方形のケースを備えています。内部部品は層状構造になっています。用途に応じて様々なサイズや形状があり、個々の部品は高容量を実現できます。その構造上、角型電池は、機械・産業車両産業やエネルギー貯蔵分野向けのリチウム電池の製造に最適です。これらの分野では、通常、中~高容量の電池が求められます。
様々な種類の電池の利点と欠点については既に議論したが、リチウムイオン電池の製造工程やその仕組みについて尋ねる人はほとんどいない。
リチウム電池を構成する多くの種類のセルは、外から見ると非常に異なって見えますが、内部が実際にどれほど似ているかを知ることは驚くべきことです。 さまざまなタイプのバッテリーセルの製造と組み立てについて、さらに詳しく説明します。
技術的比較
円筒形電池は通常、サイズに関して標準モデルで製造されます。一般的なサイズの一つに18650型(直径18mm、高さ65mm)があります。このタイプの総質量は約45グラムで、採用されている技術にもよりますが、約1.2~3Ahの容量に対応できます。
パウチセルは、これらのセルでサポート構造を使用する必要がある柔らかい構造になっています。 さらに、セルは鋭いエッジの近くに配置しないでください。 おおよそのセル容量範囲は 2.5 ~ 8 Ah、おおよその重量は 75 ~ 225 g です。
角型電池は、ノートパソコンや携帯電話向けの数Ahから、電気自動車向けの数百Ahまで、幅広い容量で製造されています。重量は0.8~5.2kgです。
プリズマティックセルはフォークリフトバッテリーに最適です
今日のバッテリー技術の違いにより、お客様はアプリケーションに最適なものを選択できます。 したがって、リチウムプリズムセルは、マテリアルハンドリング機器(MHE)に適した技術です。
公称容量は数百Ah。この技術は、体積あたりの電力とエネルギーの比率を最適化します。これは、MHE(モバイルハンドリング機器)で使用される大容量、大電流、比較的低電圧のバッテリーにおいて特に重要です。
利用可能なパックスペースを最大限に活用。セル間に隙間はありません。これにより、バッテリーパックの容量を最大限に確保できるだけでなく、バッテリーコンパートメントの限られたスペース内に、必要な追加重量、シーリング、ヒーター、内蔵充電器、その他のバッテリーアップグレードを収容するのに十分なスペースも確保できます。
接点はバスバー接続に十分な強度を備えています。これは、特にクッションタイヤ式フォークリフトなど、振動の大きい作業環境において非常に重要な安全要素です。
バッテリー重量は柔軟に対応可能。リチウムイオン電池パックの重量は、ほとんどのマテリアルハンドリング機器(MHE)にとって、1回の充電あたりの航続距離の制限要因とはなりません(乗用電気自動車とは異なります)。フォークリフトは主に充電ステーションの近くで稼働するため、バッテリーはしばしばカウンターウェイトとして設計されています。
個々のシートの積み重ね
このソリューションでは、アノード、カソード、セパレータ シートを個別に切断し、それぞれにロボット アームを使用して、リチウム セル全体が作成されるまでそれらを積み重ねます。
ただし、他の XNUMX つの構築技術では、さまざまな方法でそれ自体に巻くことができる単一のシートが得られます。
Z折り工程
Z 折りとして知られる折り畳み方法では、アノードとカソードがシートに切断されますが、セパレータは連続したままです。 この場合、アノードとカソードのシートは最初に切断され、次に Z 折りプロセスによって XNUMX つの電極を別々に保つ連続ロールであるセパレーターに挿入されます。
圧延工程
圧延プロセスは、材料の XNUMX 枚のシートを一緒に圧延することで構成され、最初に互いの上に積み重ねられ (アノード シート + セパレータ + カソード シート + セパレータ)、次に円筒形または卵形のベース上に圧延されて、角柱または円筒形の典型的な形状が得られます。セルケース。
すでに説明したように、組み立て方法は異なる場合がありますが、バッテリーセルの構成は同じままです。 さまざまな組み立てプロセスの画像では、コーティングが銅の薄い層に堆積されているため、アノードが基本的な茶色をしている様子を見ることができます。 次に、プラスチックまたはセラミックのセパレーター、そして最後に、アルミニウムの層に蒸着されているため、色が灰色のカソードがあります。