Tipos de baterias de lítio: Formato da célula de lítio

Células de lítio cilíndricas

Como se pode facilmente inferir, as células cilíndricas têm formato cilíndrico, são as mais comuns e estiveram entre as primeiras a serem produzidas em massa. Podem ter diferentes diâmetros, sendo o mais comum o 1865, onde o número 18 indica o diâmetro (18 mm) e o número 65 indica o comprimento (65 mm). Existem, no entanto, outros formatos, como o 2170 ou, ainda, o mais recentemente adotado pela Tesla, pioneira em baterias de lítio para carros elétricos, com sua célula 4680 usada para alimentar o Tesla Model Y. Além de algumas montadoras que optaram por essa solução, as células cilíndricas são rotineiramente usadas em baterias de pequeno e médio porte , por exemplo, em micromobilidade (bicicletas, scooters e motonetas), ferramentas portáteis, dispositivos médicos e assim por diante.

Células de bolsa de lítio

Esses tipos de células de lítio são assim chamados devido ao seu formato semelhante a uma bolsa. Possuem um design leve e, como não têm robustez inerente, proteções especiais, como a adição de estruturas de alumínio, devem ser inseridas durante a produção do módulo para conferir-lhes resistência estrutural. Estão disponíveis em vários tamanhos, que podem ser modificados de acordo com as necessidades do fabricante. Essas células são usadas principalmente em smartphones, drones, laptops e na indústria automotiva.

Células prismáticas de lítio

As células prismáticas de lítio possuem um invólucro retangular sólido feito de alumínio ou de um material plástico muito resistente. Os componentes internos são dispostos em camadas. Elas estão disponíveis em diferentes tamanhos e formatos, dependendo da área de aplicação. Seus componentes individuais podem atingir alta capacidade. Devido à sua estrutura, as células prismáticas são mais adequadas para a produção de baterias de lítio para a indústria de máquinas e veículos industriais , ou para o setor de armazenamento de energia , que normalmente requerem capacidades médias a altas.

Os benefícios e as desvantagens dos vários tipos de células já foram discutidos, mas poucas pessoas se interessam pelo processo de produção das células de bateria de íon-lítio e como ele funciona.

Embora os muitos tipos de células que compõem uma bateria de lítio pareçam muito diferentes uns dos outros quando vistos de fora, é surpreendente saber como seus interiores realmente são semelhantes. Os diferentes tipos de produção e montagem de células de bateria serão agora explorados com mais detalhes.


Comparação técnica

As baterias cilíndricas são geralmente produzidas em modelos padrão em termos de tamanho. Um tamanho comum é o tipo 18650 (18 mm de diâmetro, 65 mm de altura) . Este tipo tem uma massa total de cerca de 45 gramas e pode suportar uma capacidade de cerca de 1.2 a 3 Ah, dependendo da tecnologia empregada.

As células tipo bolsa têm uma construção macia que requer o uso de uma estrutura de suporte com essas células. Além disso, a célula não deve ser colocada perto de bordas afiadas. A faixa de capacidade aproximada da célula é de 2.5-8 Ah e o peso aproximado é de 75-225 g.

As células prismáticas são fabricadas com capacidades que variam de alguns Ah, destinadas a laptops e celulares, até centenas de Ah, projetadas para aplicações em veículos elétricos . O peso varia de 0.8 a 5.2 kg.


As células prismáticas são a melhor escolha para baterias de empilhadeira

As diferenças na tecnologia de baterias hoje permitem que os clientes escolham a melhor opção para suas aplicações. Assim, as células prismáticas de lítio são a tecnologia preferida para equipamentos de manuseio de materiais (MHE):

Capacidade nominal de centenas de Ah. A tecnologia proporciona a melhor relação entre potência e energia por unidade de volume. Isso é especialmente importante em baterias de alta capacidade, alta corrente e tensão relativamente baixa utilizadas em equipamentos de movimentação de materiais.

Utilização otimizada do espaço disponível na bateria. Não há espaços vazios entre as células. Isso permite a máxima capacidade da bateria, além de espaço suficiente para acomodar peso extra, vedação, aquecedor, carregador interno ou outras melhorias necessárias dentro da área limitada do compartimento da bateria.

Os contatos são suficientemente robustos para uma conexão confiável das barras de distribuição. Este é um fator de segurança extremamente importante em operações com alta vibração, especialmente em empilhadeiras com pneus maciços.

O peso da bateria é flexível. O peso da bateria de íon-lítio não é uma limitação para a maioria dos equipamentos de movimentação de materiais em termos de autonomia por carga (ao contrário dos veículos elétricos de passageiros). As empilhadeiras operam principalmente perto de seus pontos de recarga e suas baterias são frequentemente projetadas como contrapeso.


Empilhamento de folhas individuais

Essa solução envolve cortar as folhas de ânodo, cátodo e separador individualmente, usando um braço robótico para cada uma, e depois empilhá-las umas sobre as outras até que toda a célula de lítio seja criada.

As outras duas técnicas de construção, no entanto, resultam em uma única folha que pode ser enrolada sobre si mesma de várias maneiras.


processo de dobragem em Z

O método de dobramento conhecido como dobragem em Z vê os ânodos e cátodos cortados em folhas, enquanto o separador permanece contínuo. Nesse caso, as folhas de ânodo e cátodo são primeiro cortadas e depois inseridas no separador, um rolo contínuo que mantém os dois eletrodos separados por meio de um processo de dobra em Z.

Processo de laminação

O processo de laminação consiste em laminar quatro folhas de material juntas, primeiro empilhadas umas sobre as outras (folha de anodo + separador + folha de catodo + separador) e depois enroladas em uma base cilíndrica ou ovóide para dar a forma típica do prismático ou cilíndrico caixa celular.

Como já foi ilustrado, os métodos de montagem podem ser diferentes, mas a composição da célula da bateria permanece a mesma. Nas imagens dos vários processos de montagem pode-se observar como o ânodo tem uma cor castanha básica, pois o revestimento é depositado sobre uma fina camada de cobre. Depois vem o separador de plástico ou cerâmica e, finalmente, o cátodo, que é de cor cinza, pois é depositado sobre uma camada de alumínio.