On kolm peamist tüüpiliitium-ioonakud(liitiumioon): silindrilised rakud, prismaatilised rakud ja kottelemendid.EV-tööstuses keerlevad kõige lootustandvamad arengud silindriliste ja prismaliste elementide ümber.Kuigi viimastel aastatel on kõige populaarsem olnud silindriline akuvorming, viitavad mitmed tegurid, et prismaatilised elemendid võivad võimu üle võtta.

Mis onPrismaatilised rakud

Aprismaatiline rakkon rakk, mille keemia on suletud jäigasse kesta.Selle ristkülikukujuline kuju võimaldab tõhusalt mitut seadet akumoodulisse virnastada.Prismaelemente on kahte tüüpi: korpuse sees olevad elektroodide lehed (anood, separaator, katood) on kas virnastatud või rullitud ja tasandatud.

Sama mahu korral võivad virnastatud prismaatilised elemendid vabastada korraga rohkem energiat, pakkudes paremat jõudlust, samas kui lamestatud prismaatilised elemendid sisaldavad rohkem energiat, pakkudes suuremat vastupidavust.

Prismaelemente kasutatakse peamiselt energiasalvestussüsteemides ja elektrisõidukites.Nende suurem suurus muudab need halvaks kandidaadiks väiksemate seadmete jaoks, nagu e-jalgrattad ja mobiiltelefonid.Seetõttu sobivad need paremini energiamahukate rakenduste jaoks.

Mis on silindrilised rakud

Asilindriline rakkon jäiga silindriga purki suletud rakk.Silindrilised rakud on väikesed ja ümmargused, mistõttu on võimalik neid virnastada igas suuruses seadmetesse.Erinevalt teistest akuvormingutest takistab nende kuju paisumist, mis on akude puhul soovimatu nähtus, kus gaasid kogunevad korpusesse.

Silindrilisi elemente kasutati esmakordselt sülearvutites, mis sisaldasid kolme kuni üheksa rakku.Seejärel saavutasid nad populaarsuse, kui Tesla kasutas neid oma esimestes elektrisõidukites (Roadster ja Model S), mis sisaldasid 6000–9000 elementi.

Silindrilisi rakke kasutatakse ka e-jalgratastes, meditsiiniseadmetes ja satelliitides.Need on oma kuju tõttu olulised ka kosmoseuuringutes;muud rakuvormingud deformeeruksid atmosfäärirõhu mõjul.Näiteks viimane Marsile saadetud Rover töötab silindriliste elementide abil.Vormel E suure jõudlusega elektrilised võidusõiduautod kasutavad oma akus täpselt samu elemente kui kulgur.

Peamised erinevused prismaatiliste ja silindriliste rakkude vahel

Kuju ei ole ainus asi, mis eristab prismalisi ja silindrilisi rakke.Muud olulised erinevused hõlmavad nende suurust, elektriühenduste arvu ja väljundvõimsust.

Suurus

Prismaatilised rakud on palju suuremad kui silindrilised rakud ja sisaldavad seega rohkem energiat raku kohta.Erinevusest ligikaudse ettekujutuse saamiseks võib üks prismaatiline rakk sisaldada sama palju energiat kui 20–100 silindrilist rakku.Silindriliste elementide väiksem suurus tähendab, et neid saab kasutada rakendustes, mis nõuavad vähem energiat.Sellest tulenevalt kasutatakse neid laiemate rakenduste jaoks.

Ühendused

Kuna prismaatilised rakud on suuremad kui silindrilised, on sama energiahulga saavutamiseks vaja vähem rakke.See tähendab, et sama mahu puhul on prismaelemente kasutavatel akudel vähem keevitamist vajavaid elektriühendusi.See on prismarakkude jaoks suur eelis, kuna seal on vähem võimalusi tootmisdefektide tekkeks.

Võimsus

Silindrilised rakud võivad salvestada vähem energiat kui prismaatilised rakud, kuid neil on rohkem jõudu.See tähendab, et silindrilised rakud suudavad oma energiat tühjendada kiiremini kui prismaatilised rakud.Põhjus on selles, et neil on rohkem ühendusi ampertunnis (Ah).Selle tulemusena on silindrilised elemendid ideaalsed suure jõudlusega rakenduste jaoks, samas kui prismaatilised elemendid on ideaalsed energiatõhususe optimeerimiseks.

Suure jõudlusega akurakenduste näidete hulka kuuluvad vormel-E võidusõiduautod ja Ingenuity helikopter Marsil.Mõlemad nõuavad äärmuslikku jõudlust ekstreemsetes keskkondades.

Miks prismaatilised rakud võivad võimust võtta?

Elektrisõidukite tööstus areneb kiiresti ja pole kindel, kas domineerivad prismaatilised või silindrilised rakud.Hetkel on silindrilised elemendid elektrisõidukite tööstuses laiemalt levinud, kuid on põhjust arvata, et prismaelemendid koguvad populaarsust.

Esiteks pakuvad prismaatilised rakud võimalust kulusid vähendada, vähendades tootmisetappide arvu.Nende formaat võimaldab valmistada suuremaid elemente, mis vähendab puhastamist ja keevitamist vajavate elektriühenduste arvu.

Prismaatilised akud on ideaalne formaat ka liitium-raudfosfaadi (LFP) keemia jaoks, mis on segu materjalidest, mis on odavamad ja kättesaadavamad.Erinevalt teistest keemiatoodetest kasutavad LFP akud ressursse, mis on kõikjal planeedil.Need ei vaja haruldasi ja kalleid materjale, nagu nikkel ja koobalt, mis tõstavad teiste rakutüüpide kulusid.

On tugevaid signaale, et LFP prismaatilised rakud on tekkimas.Aasias kasutavad elektrisõidukite tootjad juba LiFePO4 akusid, mis on prismaatilises formaadis LFP aku tüüp.Tesla teatas ka, et on hakanud kasutama Hiinas toodetud prismalisi akusid oma autode standardversioonide jaoks.

LFP keemial on siiski olulisi varjukülgi.Esiteks sisaldab see vähem energiat kui teised praegu kasutusel olevad kemikaalid ja seetõttu ei saa seda kasutada suure jõudlusega sõidukite jaoks, nagu vormel 1 elektriautod.Lisaks on akuhaldussüsteemidel (BMS) raske aku laetuse taset ennustada.

Selle kohta saate lisateabe saamiseks vaadata seda videotLFPkeemia ja miks see populaarsust kogub.