Rodzaje baterii litowych: Format ogniw litowych

Cylindryczne ogniwa litowe

Jak łatwo wywnioskować, komórki cylindryczne mają kształt walca najczęściej używane i były jednymi z pierwszych produkowanych masowo. Mogą mieć różne średnice, najczęściej 1865, gdzie liczba 18 oznacza średnicę (18 mm), a liczba 65 oznacza długość (65 mm). Istnieją jednak inne formaty, takie jak 2170, czy też ostatnio przyjęty przez Teslę, pioniera akumulatorów litowych do samochodów elektrycznych, z 4680 używanym do zasilania Tesli Model Y. Oprócz kilku producentów samochodów którzy dokonali tego wyboru, komórki cylindryczne są rutynowo stosowany w średnio-małych pakietach akumulatorów, np. w mikromobilność (rowery, skutery i motorowery), przenośne narzędzia, urządzenia medyczneI tak dalej.

Litowe ogniwa woreczkowe

Te typy ogniw litowych są tak nazywane ze względu na ich kształt podobny do worka. Mają lekką konstrukcję, a ponieważ nie mają naturalnej wytrzymałości, podczas produkcji modułu muszą być stosowane specjalne zabezpieczenia, takie jak dodanie aluminiowych ram, aby zapewnić im solidność konstrukcyjną. Występują w różnych rozmiarach, które można modyfikować zgodnie z wymaganiami producenta. Komórki te są wykorzystywane głównie w smartfony, drony, laptopy oraz przemysł samochodowy.

Pryzmatyczne ogniwa litowe

Pryzmatyczne ogniwa litowe mają solidną prostokątną obudowę wykonaną z aluminium lub bardzo mocnego tworzywa sztucznego. Elementy wewnętrzne są warstwowe. Występują w różnych rozmiarach, z różnymi formatami w zależności od dziedziny zastosowania. Ich poszczególne elementy mogą osiągnąć dużą pojemność. Ze względu na swoją budowę ogniwa pryzmatyczne najlepiej nadają się do produkcji baterii litowych do maszyn i urządzeń branża pojazdów przemysłowychLub magazynowanie energii sektorze, z których wszystkie zwykle wymagają średnio-wysokich mocy produkcyjnych.

Zalety i wady tzw różne typy komórek zostały już omówione, ale niewiele osób kiedykolwiek pyta o proces produkcji ogniw litowo-jonowych i jak to działa.

Chociaż wiele typów ogniw, z których składa się bateria litowa, wygląda bardzo różnie, gdy patrzy się na nie z zewnątrz, zdumiewające jest, jak bardzo podobne są ich wnętrza. Różne rodzaje produkcji i montażu ogniw akumulatorowych zostaną teraz omówione bardziej szczegółowo.


Porównanie techniczne

Ogniwa cylindryczne są zwykle produkowane w standardowych modelach pod względem wielkości. Jeden wspólny rozmiar to typ 18650 (średnica 18 mm, wysokość 65 mm). Ten typ ma całkowitą masę około 45 gramów i może obsługiwać pojemność od około 1.2 do 3 Ah, w zależności od zastosowanej technologii.

Komórki woreczkowe mają miękką konstrukcję, która wymaga użycia konstrukcji nośnej z tymi komórkami. Dodatkowo nie należy umieszczać ogniwa w pobliżu ostrych krawędzi. Przybliżony zakres pojemności ogniw to 2.5-8 Ah, a przybliżona waga to 75-225 g.

Produkowane są ogniwa pryzmatyczne o pojemności od kilku Ah przeznaczonych do laptopów i telefonów komórkowych do setek Ah przeznaczonych dla aplikacje EV. Zakres wagowy to 0.8-5.2 kg.


Ogniwa pryzmatyczne to najlepszy wybór dla akumulatorów do wózków widłowych

Dzisiejsze różnice w technologii akumulatorów pozwalają klientom wybrać najlepsze dopasowanie do ich zastosowań. Dlatego ogniwa litowo-pryzmatyczne są preferowaną technologią w urządzeniach do transportu materiałów (MHE):

Setki Ah pojemności nominalnej. Technologia zapewnia najlepszy stosunek mocy i energii na jednostkę objętości. Jest to szczególnie ważne w przypadku akumulatorów o dużej pojemności, wysokoprądowych i stosunkowo niskonapięciowych stosowanych w MHE.

Optymalne wykorzystanie dostępnej przestrzeni w opakowaniu. Pomiędzy komórkami nie ma wnęk przestrzennych. Pozwala to na maksymalną pojemność zestawu akumulatorów i nadal jest wystarczająco dużo miejsca, aby pomieścić wymaganą dodatkową wagę, uszczelnienie, grzałkę, wewnętrzną ładowarkę lub inne ulepszenia akumulatora w ograniczonym obszarze komory akumulatora.

Styki są wystarczająco mocne, aby zapewnić niezawodne połączenie szyn zbiorczych. Jest to niezwykle ważny czynnik bezpieczeństwa przy operacjach o wysokiej wibracji, zwłaszcza w wózkach podnośnikowych z poduszkami oponowymi.

Elastyczna waga baterii. Waga pakietu LIB nie jest ograniczeniem dla większości MHE pod względem zasięgu na jedno ładowanie (w przeciwieństwie do pojazdów elektrycznych). Wózki widłowe działają głównie w pobliżu stacji ładowania, a ich akumulatory są często projektowane jako przeciwwaga.


Układanie pojedynczych arkuszy

To rozwiązanie polega na osobnym cięciu arkuszy anody, katody i separatora przy użyciu ramienia robota dla każdego z nich, a następnie układaniu ich jeden na drugim, aż powstanie całe ogniwo litowe.

Jednak pozostałe dwie techniki konstrukcyjne dają pojedynczy arkusz, który można nawijać na siebie na różne sposoby.


Proces składania w Z

Metoda składania znana jako składanie w Z polega na cięciu anod i katod na arkusze, podczas gdy separator pozostaje ciągły. W tym przypadku arkusze anody i katody są najpierw cięte, a następnie wkładane do separatora, ciągłej rolki, która oddziela dwie elektrody za pomocą procesu składania w kształcie litery Z.

Proces walcowania

Proces walcowania polega na walcowaniu razem czterech arkuszy materiału, najpierw ułożonych jeden na drugim (arkusz anodowy + separator + arkusz katodowy + separator), a następnie walcowanych na cylindryczną lub owalną podstawę w celu nadania typowego kształtu graniastosłupowemu lub cylindrycznemu obudowa komórki.

Jak już pokazano, sposoby montażu mogą być różne, ale skład ogniw akumulatora pozostaje taki sam. Na zdjęciach różnych procesów montażu można zobaczyć, jak anoda ma podstawowy brązowy kolor, ponieważ powłoka jest osadzona na cienkiej warstwie miedzi. Następnie plastykowy lub ceramiczny separator, a na końcu katoda, która ma szary kolor, ponieważ jest osadzona na warstwie aluminium.