Soorten lithiumbatterijen: Lithiumcelformaat
Cilindrische lithiumcellen
Zoals gemakkelijk af te leiden valt, zijn cilindrische cellen cilindervormig, het meest gebruikte type en behoorden ze tot de eerste die op grote schaal werden geproduceerd. Ze kunnen verschillende diameters hebben, waarbij de meest voorkomende de 1865 is, waarbij het getal 18 de diameter (18 mm) aangeeft en het getal 65 de lengte (65 mm). Er zijn echter ook andere formaten, zoals de 2170 of, wederom, het formaat dat recentelijk is overgenomen door Tesla, de pionier op het gebied van lithiumbatterijen voor elektrische auto's, met de 4680 die wordt gebruikt om de Tesla Model Y van stroom te voorzien. Afgezien van een paar autofabrikanten die voor dit type hebben gekozen, worden cilindrische cellen routinematig gebruikt in middelgrote tot kleine accupakketten , bijvoorbeeld in micromobiliteit (fietsen, scooters en motorscooters), draagbaar gereedschap, medische apparaten , enzovoort.
Lithium-zakjescellen
Deze lithiumcellen worden zo genoemd vanwege hun zakvormige ontwerp. Ze zijn licht van gewicht en, omdat ze van nature niet erg robuust zijn, moeten er tijdens de productie van de module speciale beschermingsmaatregelen worden getroffen, zoals de toevoeging van aluminium frames, om ze structurele stevigheid te geven. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende formaten die kunnen worden aangepast aan de eisen van de fabrikant. Deze cellen worden voornamelijk gebruikt in smartphones, drones, laptops en de auto-industrie.
Prismatische lithiumcellen
Prismatische lithiumcellen hebben een massieve, rechthoekige behuizing van aluminium of een zeer sterk kunststofmateriaal. De interne componenten zijn gelaagd. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende maten en uitvoeringen, afhankelijk van de toepassing. De afzonderlijke componenten kunnen een hoge capaciteit bereiken. Door hun structuur zijn prismatische cellen bij uitstek geschikt voor de productie van lithiumbatterijen voor de machine- en industriële voertuigenindustrie , of de energieopslagsector , die doorgaans een gemiddelde tot hoge capaciteit vereisen.
De voor- en nadelen van de verschillende celtypen zijn al besproken, maar weinig mensen vragen zich af hoe lithium-ionbatterijcellen worden geproduceerd en hoe dat in zijn werk gaat.
Hoewel de vele celtypes waaruit een lithiumbatterij bestaat heel verschillend van elkaar lijken als ze van buitenaf worden bekeken, is het verbazingwekkend om te zien hoe vergelijkbaar hun interieur eigenlijk is. De verschillende soorten productie en assemblage van batterijcellen zullen nu in meer detail worden onderzocht.
Technische Vergelijking
Cilindrische cellen worden doorgaans in standaardmaten geproduceerd. Een veelvoorkomende maat is het type 18650 (18 mm diameter, 65 mm hoogte) . Dit type heeft een totaalgewicht van ongeveer 45 gram en kan, afhankelijk van de gebruikte technologie, een capaciteit van ongeveer 1.2 tot 3 Ah leveren.
Pouch-cellen hebben een zachte constructie die het gebruik van een ondersteunende structuur vereist bij deze cellen. Bovendien mag de cel niet in de buurt van scherpe randen worden geplaatst. Het geschatte bereik van de celcapaciteit is 2.5-8 Ah en het geschatte gewicht is 75-225 g.
Prismatische cellen worden geproduceerd met een capaciteit variërend van enkele Ah, bedoeld voor laptops en mobiele telefoons, tot honderden Ah, ontworpen voor elektrische voertuigen . Het gewicht varieert van 0.8 tot 5.2 kg.
Prismatische cellen zijn de beste keuze voor heftruckbatterijen
Door de verschillen in batterijtechnologie kunnen klanten tegenwoordig de beste oplossing voor hun toepassingen kiezen. Zo zijn lithiumprismatische cellen de voorkeurstechnologie voor materiaalbehandelingsapparatuur (MHE):
Een nominale capaciteit van honderden Ah. Deze technologie biedt de beste verhouding tussen vermogen en energie per volume-eenheid. Dit is met name belangrijk voor de krachtige, hoogstroom- en relatief laagspanningsbatterijen die in material handling equipment (MHE) worden gebruikt.
Optimale benutting van de beschikbare ruimte in het accupakket. Er zijn geen lege ruimtes tussen de cellen. Dit zorgt voor maximale capaciteit van het accupakket, terwijl er nog voldoende ruimte overblijft voor extra gewicht, afdichting, verwarmingselement, interne lader of andere upgrades binnen de beperkte ruimte van het accuvak.
De contacten zijn sterk genoeg voor een betrouwbare verbinding van de stroomrails. Dit is een enorm belangrijke veiligheidsfactor bij werkzaamheden met hoge trillingen, met name bij heftrucks met massieve banden.
Flexibel accugewicht. Het gewicht van de lithium-ionbatterij vormt voor de meeste material handling equipment (MHE) geen beperking wat betreft de actieradius per laadbeurt (in tegenstelling tot elektrische personenauto's). Heftrucks werken meestal in de buurt van hun laadstations en hun accu's zijn vaak ontworpen als contragewicht.
Stapelen van losse vellen
Bij deze oplossing worden de anode-, kathode- en scheidingsvellen afzonderlijk gesneden, met behulp van een robotarm voor elk, en vervolgens op elkaar gestapeld totdat de volledige lithiumcel is gemaakt.
De andere twee constructietechnieken resulteren echter in een enkele plaat die op verschillende manieren op zichzelf gerold kan worden.
Z-vouwproces
Bij de vouwmethode die bekend staat als Z-vouwen worden de anoden en kathoden in vellen gesneden, terwijl de separator continu blijft. In dit geval worden de anode- en kathodevellen eerst gesneden en vervolgens in de separator gestoken, een continue rol die de twee elektroden gescheiden houdt door middel van een Z-vouwproces.
Rollend proces
Het walsproces bestaat uit het samenrollen van vier vellen materiaal, eerst op elkaar gestapeld (anodevel + separator + kathodevel + separator), en vervolgens op een cilindrische of eivormige basis gerold om de typische vorm van de prismatische of cilindrische vorm te geven. mobiele zaak.
Zoals al is geïllustreerd, kunnen de montagemethoden verschillen, maar de samenstelling van de batterijcellen blijft hetzelfde. Op de afbeeldingen van de verschillende assemblageprocessen is te zien hoe de anode een bruine basiskleur heeft, doordat de coating op een dun laagje koper is aangebracht. Dan komt de plastic of keramische separator en tot slot de kathode, die grijs van kleur is omdat hij op een laag aluminium is afgezet.