Lithium-Ionen-Zylinderzellen vs. Lithium-Ionen-Zylinderzellen Prismatische Zellen

Zylindrische und prismatische Zellen sind die besten Optionen auf dem Markt für den Bau Lithiumbatterien . Berücksichtigen Sie die folgenden Vor- und Nachteile jedes Zelltyps, bevor Sie den Akku für die gewünschte Anwendung kaufen.

Zylindrische Zellen

Die zylindrische Zelle ist auch heute noch eine der am weitesten verbreiteten Verpackungsarten. Aufgrund seiner Überlegenheit ist es einfach herzustellen und weist eine hervorragende mechanische Stabilität auf. Rohrzylinder können hohen inneren Belastungen standhalten, ohne sich zu verformen.

Viele zylindrische Zellen auf Lithium- und Nickelbasis verfügen über einen Schalter mit positivem thermischen Koeffizienten (PTC). Wenn es übermäßigem Strom ausgesetzt wird, erwärmt sich das normalleitende Polymer und wird ohmsch, wodurch der Stromfluss gestoppt wird und es als Kurzschlussschutz fungiert. Sobald der Kurzschluss beseitigt ist, kühlt der PTC ab und kehrt in den leitenden Zustand zurück.

Die meisten zylindrischen Zellen verfügen außerdem über einen Druckentlastungsmechanismus, und das einfachste Design verwendet eine Membrandichtung, die unter hohem Druck reißt. Nach dem Membranbruch kann es zu Undichtigkeiten und Austrocknung kommen. Wiederverschließbare Entlüftungsöffnungen mit einem federbelasteten Ventil sind die bevorzugte Ausführung. Einige Lithium-Ionen-Zellen für Verbraucher verfügen über ein Ladeunterbrechungsgerät (Charge Interrupt Device, CID), das die Zelle physisch und irreversibel trennt, wenn bei Aktivierung ein unsicherer Druck aufbaut.

Zylindrische Batterien kommen häufig in einer Vielzahl elektronischer Geräte vor, von Taschenlampen und Fernbedienungen bis hin zu tragbaren Elektronikgeräten wie Laptops und Smartphones.

Prismatische Zellen

Die Anfang der 1990er Jahre eingeführte moderne prismatische Zelle erfüllt die Nachfrage nach dünneren Größen. In eleganten Verpackungen verpackt, die einer Kaugummischachtel oder einem kleinen Schokoriegel ähneln, nutzen prismatische Zellen den Raum durch den geschichteten Ansatz optimal aus. Andere Designs werden zu einer pseudoprismatischen Geleerolle gewickelt und abgeflacht. Diese Zellen sind überwiegend in Mobiltelefonen, Tablets und Low-Profile-Laptops mit 800 mAh bis 4.000 mAh zu finden. Es gibt kein universelles Format und jeder Hersteller entwirft sein eigenes.

Prismatische Zellen sind auch in großen Formaten erhältlich. Verpackt in geschweißten Aluminiumgehäusen liefern die Zellen Kapazitäten von 20–50 Ah und werden hauptsächlich für elektrische Antriebsstränge in Hybrid- und Elektrofahrzeugen verwendet. Abbildung 5 zeigt die prismatische Zelle.

Prismatische Zellen sind heute aufgrund ihrer großen Kapazität am beliebtesten. Durch die Form können problemlos vier Batterien gleichzeitig zu einem Batteriepaket verbunden werden.

Zylindrische Vorteile

Das zylindrische Zellendesign verfügt über eine gute Zyklenfestigkeit, bietet eine lange Kalenderlebensdauer und ist wirtschaftlich, ist jedoch schwer und weist aufgrund von Hohlräumen eine geringe Packungsdichte auf.

Die zylindrische Zellenbatterie hat einen starken und robusten Vorteil, da ihr Gehäuse geschützt ist. In diesem Fall sind Batterien widerstandsfähiger gegen den Betrieb bei hohen Temperaturen. Auch die Widerstandsfähigkeit gegen Stöße ist hervorragend, weshalb diese Batterie häufig in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommt. Viele Zellen werden in Reihe und parallel geschaltet, um die Batteriespannung und -kapazität zu erhöhen. Wenn eine Zelle beschädigt ist, sind die Auswirkungen auf das gesamte Paket gering.

Typische Anwendungen für die zylindrische Zelle sind Elektrowerkzeuge, medizinische Instrumente, Laptops und E-Bikes. Um Variationen innerhalb einer bestimmten Größe zu ermöglichen, verwenden Hersteller Teilzellenlängen, z. B. Halb- und Dreiviertelformate, und Nickel-Cadmium bietet die größte Auswahl an Zellen. Einige gingen auf Nickel-Metallhydrid über, nicht jedoch auf Lithium-Ionen, da diese Chemie ihre eigenen Formate etablierte.

Prismatische Nachteile

Prismatische Zellen bestehen aus vielen positiven und negativen Elektroden, die aneinandergereiht sind, was zu Kurzschlüssen und Inkonsistenzen führen kann. Prismatische Zellen sterben schneller ab, da das Wärmemanagement weniger effizient ist und in Hochdrucksituationen relativ empfindlich auf Verformungen reagiert. Weitere Nachteile sind eine begrenzte Anzahl an Standardgrößen und höhere durchschnittliche Stundenleistungspreise. Aufgrund der eigenen Kapazität ist es für BMS auch schwierig, diesen Verkauf abzuwickeln.

Wählen Sie Ihre Zelle aus

In den meisten Fällen kommt es bei der Wahl des Zellendesigns Ihrer Lithiumbatterie auf Platz-, Kosten- und Sicherheitsaspekte an.

Wenn Ihre Lithiumanwendung starke Leistung, Leistung und Langlebigkeit erfordert und dabei weniger Platzbedarf erfordert, sollten Sie die Wahl einer zylindrischen Zelle in Betracht ziehen. Wenn eine Überlastung zum Problem wird, entscheiden Sie sich für das verbesserte Sicherheitsprofil des Zylinders. Wenn Ihre Lithium-Anwendung jedoch Leistung auf kleinem Raum erfordert und Sie in der Lage sind, die Kosten zu tragen, ist Prismatic die beste Wahl.

Derzeit kontrolliert das kostengünstige zylindrische Modell den Marktanteil. Da jedoch neue Produkte einen Bedarf an immer platzsparenderen Lösungen schaffen, die Batterietechnologie Fortschritte macht und sich die Preise ändern, wird erwartet, dass die Nachfrage nach prismatischen Zellen steigen wird.

Wenn Sie immer noch nicht sicher sind, welcher Lithiumzellentyp für Sie der richtige ist, sollten Sie die Zusammenarbeit mit einem in Betracht ziehen etablierter Partner fähig Wir helfen Ihnen dabei, eine kluge Kaufentscheidung zu treffen, die auf Ihre spezifischen Bedürfnisse zugeschnitten ist.