ประเภทของแบตเตอรี่ลิเธียม: รูปแบบเซลล์ลิเธียม
เซลล์ลิเธียมทรงกระบอก
ดังที่สามารถอนุมานได้ง่าย เซลล์ทรงกระบอกมีรูปร่างเป็นทรงกระบอก เป็นรูปแบบที่ใช้กันมากที่สุดและเป็นหนึ่งในรูปแบบแรกๆ ที่ผลิตในปริมาณมาก เซลล์ทรงกระบอกมีเส้นผ่านศูนย์กลางแตกต่างกัน โดยรูปแบบที่พบมากที่สุดคือ 1865 ซึ่งตัวเลข 18 แสดงถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง (18 มม.) และตัวเลข 65 แสดงถึงความยาว (65 มม.) อย่างไรก็ตาม ยังมีรูปแบบอื่นๆ เช่น 2170 หรือรูปแบบล่าสุดที่ Tesla ผู้บุกเบิกแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า นำมาใช้ คือ 4680 ซึ่งใช้ในรถยนต์ Tesla Model Y นอกเหนือจากผู้ผลิตรถยนต์บางรายที่เลือกใช้เซลล์ทรงกระบอกแล้ว เซลล์ทรงกระบอกยังถูกใช้เป็นประจำในชุดแบตเตอรี่ขนาดกลางถึงเล็กเช่น ในยานพาหนะขนาดเล็ก (จักรยาน สกูตเตอร์ และมอเตอร์สกูตเตอร์) เครื่องมือพกพา อุปกรณ์ทางการแพทย์และอื่นๆ
เซลล์กระเป๋าลิเทียม
แบตเตอรี่ลิเธียมชนิดนี้ถูกเรียกเช่นนั้นเพราะมีรูปร่างคล้ายถุง มีน้ำหนักเบา และเนื่องจากไม่มีความแข็งแรงทนทานในตัว จึงต้องมีการเพิ่มโครงสร้างเสริม เช่น โครงอะลูมิเนียม เพื่อให้มีความแข็งแรงทนทานมากขึ้น มีหลายขนาดให้เลือกปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการของผู้ผลิต โดยส่วนใหญ่ใช้ในสมาร์ทโฟน โดรน แล็ปท็อปและอุตสาหกรรมยานยนต์
เซลล์ลิเธียมแบบแท่งปริซึม
แบตเตอรี่ลิเธียมแบบปริซึมมีตัวเรือนสี่เหลี่ยมผืนผ้าแข็งที่ทำจากอะลูมิเนียมหรือวัสดุพลาสติกที่แข็งแรงมาก ส่วนประกอบภายในเรียงเป็นชั้นๆ มีขนาดและรูปแบบที่หลากหลายขึ้นอยู่กับการใช้งาน ส่วนประกอบแต่ละชิ้นสามารถมีความจุสูงได้ เนื่องจากโครงสร้างของมัน เซลล์แบบปริซึมจึงเหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องจักรและยานพาหนะหรือ ภาคการ จัดเก็บพลังงานซึ่งโดยปกติแล้วต้องการความจุระดับปานกลางถึงสูง
ข้อดีและข้อเสียของเซลล์แบตเตอรี่ชนิดต่างๆได้ถูกกล่าวถึงไปแล้ว แต่มีคนจำนวนน้อยที่สอบถามเกี่ยวกับกระบวนการผลิตเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและวิธีการทำงานของมัน
แม้ว่าเซลล์หลายประเภทที่ประกอบกันเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมจะดูแตกต่างกันมากเมื่อมองจากภายนอก แต่ก็น่าประหลาดใจที่ได้รู้ว่าภายในของพวกมันมีความคล้ายคลึงกันมากเพียงใด ในตอนนี้ เราจะสำรวจรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผลิตและการประกอบเซลล์แบตเตอรี่ประเภทต่างๆ
เปรียบเทียบเทคนิค
แบตเตอรี่ทรงกระบอกมักผลิตเป็นรุ่นมาตรฐานตามขนาด ขนาดที่นิยมใช้กันคือแบบ 18650 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. ความสูง 65 มม.)แบตเตอรี่ชนิดนี้มีน้ำหนักรวมประมาณ 45 กรัม และสามารถรองรับความจุได้ประมาณ 1.2 ถึง 3 Ah ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้
เซลล์กระเป๋ามีโครงสร้างที่อ่อนนุ่มซึ่งต้องใช้โครงสร้างรองรับกับเซลล์เหล่านี้ นอกจากนี้ ไม่ควรวางเซลล์ใกล้กับขอบที่แหลมคม ช่วงความจุเซลล์โดยประมาณคือ 2.5-8 Ah และน้ำหนักโดยประมาณคือ 75-225 กรัม
แบตเตอรี่แบบปริซึมผลิตขึ้นโดยมีความจุตั้งแต่หลาย Ah สำหรับแล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือ ไปจนถึงหลายร้อย Ah สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าน้ำหนักอยู่ในช่วง 0.8-5.2 กิโลกรัม
เซลล์แท่งปริซึมเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับแบตเตอรี่รถยก
ความแตกต่างของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในปัจจุบันทำให้ลูกค้าสามารถเลือกรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานของตนได้ ดังนั้นเซลล์ลิเธียมปริซึมเป็นเทคโนโลยีที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์จัดการวัสดุ (MHE):
แบตเตอรี่มีความจุหลายร้อย Ahเทคโนโลยีนี้ให้ประสิทธิภาพด้านพลังงานและกำลังไฟฟ้าต่อปริมาตรที่ดีที่สุด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในแบตเตอรี่ความจุสูง กระแสสูง และแรงดันต่ำที่ใช้ในอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานแบบเคลื่อนที่ (MHE)
การใช้พื้นที่ในชุดแบตเตอรี่อย่างเหมาะสมที่สุดไม่มีช่องว่างระหว่างเซลล์ ทำให้สามารถใช้แบตเตอรี่ได้เต็มประสิทธิภาพ และยังมีพื้นที่เหลือพอสำหรับรองรับน้ำหนักเพิ่มเติม การซีล ฮีตเตอร์ เครื่องชาร์จภายใน หรือการอัปเกรดแบตเตอรี่อื่นๆ ภายในพื้นที่จำกัดของช่องใส่แบตเตอรี่
หน้าสัมผัสมีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับการเชื่อมต่อบัสบาร์อย่างน่าเชื่อถือนี่เป็นปัจจัยด้านความปลอดภัยที่สำคัญอย่างยิ่งในการทำงานที่มีการสั่นสะเทือนสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถยกแบบยางล้อกันกระแทก
น้ำหนักแบตเตอรี่มีความยืดหยุ่นน้ำหนักของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ใช่ข้อจำกัดสำหรับอุปกรณ์ขนถ่ายวัสดุส่วนใหญ่ในแง่ของระยะทางต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง (ต่างจากรถยนต์ไฟฟ้าสำหรับผู้โดยสาร) รถยกส่วนใหญ่มักใช้งานใกล้กับสถานีชาร์จ และแบตเตอรี่ของรถยกมักได้รับการออกแบบให้มีน้ำหนักถ่วง
การวางซ้อนกันของแต่ละแผ่น
วิธีการแก้ปัญหานี้เกี่ยวข้องกับการตัดแผ่นแอโนด แคโทด และแผ่นคั่นทีละแผ่น โดยใช้แขนกลสำหรับแต่ละแผ่น แล้ววางซ้อนทับกันจนกว่าจะสร้างเซลล์ลิเธียมทั้งหมด
อย่างไรก็ตาม เทคนิคการก่อสร้างอีกสองแบบส่งผลให้แผ่นงานแผ่นเดียวสามารถม้วนเข้ากับตัวมันเองได้หลายวิธี
ขั้นตอนการพับตัว Z
วิธีการพับที่เรียกว่า Z-folding จะเห็นขั้วบวกและแคโทดถูกตัดเป็นแผ่น ในขณะที่ตัวคั่นยังคงต่อเนื่องกัน ในกรณีนี้ แผ่นแอโนดและแคโทดจะถูกตัดก่อน จากนั้นจึงใส่เข้าไปในตัวคั่น ซึ่งเป็นการม้วนต่อเนื่องซึ่งทำให้อิเล็กโทรดทั้งสองแยกจากกันโดยใช้กระบวนการ Z-folding
กระบวนการรีด
กระบวนการกลิ้งประกอบด้วยการม้วนวัสดุสี่แผ่นเข้าด้วยกัน ขั้นแรกให้วางซ้อนทับกัน (แผ่นแอโนด + แผ่นคั่น + แผ่นแคโทด + แผ่นคั่น) จากนั้นจึงม้วนลงบนฐานทรงกระบอกหรือทรงรีเพื่อให้ได้รูปทรงปกติของแท่งปริซึมหรือทรงกระบอก กรณีเซลล์
ดังที่ได้แสดงไว้แล้ว วิธีการประกอบอาจแตกต่างกัน แต่ส่วนประกอบของเซลล์แบตเตอรี่ยังคงเหมือนเดิม ในภาพกระบวนการประกอบต่างๆ จะเห็นว่าแอโนดมีสีน้ำตาลพื้นฐานอย่างไร เนื่องจากการเคลือบถูกเคลือบไว้บนชั้นบางๆ ของทองแดง จากนั้นจึงมาถึงตัวแยกพลาสติกหรือเซรามิก และสุดท้ายคือแคโทดซึ่งมีสีเทาเนื่องจากถูกสะสมไว้บนชั้นของอะลูมิเนียม