سه نوع اصلی وجود داردباتری های لیتیوم یونی(li-ion): سلول های استوانه ای، سلول های منشوری و سلول های کیسه ای.در صنعت EV، امیدوارکننده ترین پیشرفت ها حول سلول های استوانه ای و منشوری می چرخد.در حالی که فرمت باتری استوانه ای در سال های اخیر محبوب ترین بوده است، عوامل متعددی نشان می دهد که سلول های منشوری ممکن است قدرت را به دست گیرند.

چه هستندسلول های منشوری

آسلول منشوریسلولی است که مواد شیمیایی آن در یک محفظه صلب محصور شده است.شکل مستطیلی آن اجازه می دهد تا به طور موثر چندین واحد را در یک ماژول باتری انباشته کنید.دو نوع سلول منشوری وجود دارد: ورق های الکترود داخل محفظه (آند، جداکننده، کاتد) یا روی هم چیده شده اند یا نورد شده و مسطح می شوند.

برای همان حجم، سلول‌های منشوری روی هم می‌توانند انرژی بیشتری را به یکباره آزاد کنند و عملکرد بهتری ارائه دهند، در حالی که سلول‌های منشوری مسطح حاوی انرژی بیشتری هستند و دوام بیشتری را ارائه می‌دهند.

سلول های منشوری عمدتا در سیستم های ذخیره انرژی و وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شوند.اندازه بزرگتر آنها را نامزد بدی برای دستگاه های کوچکتر مانند دوچرخه های الکترونیکی و تلفن های همراه می کند.بنابراین، آنها برای کاربردهای انرژی بر مناسب تر هستند.

سلول های استوانه ای چیست؟

آسلول استوانه اییک سلول محصور شده در یک قوطی استوانه ای سفت و سخت است.سلول‌های استوانه‌ای کوچک و گرد هستند که امکان قرار دادن آن‌ها در دستگاه‌هایی با هر اندازه را فراهم می‌کند.برخلاف دیگر فرمت‌های باتری، شکل آنها از تورم جلوگیری می‌کند، پدیده‌ای نامطلوب در باتری‌ها که در آن گازها در محفظه انباشته می‌شوند.

سلول‌های استوانه‌ای برای اولین بار در لپ‌تاپ‌ها مورد استفاده قرار گرفتند که شامل سه تا نه سلول بود.سپس زمانی که تسلا از آنها در اولین وسایل نقلیه الکتریکی خود (رودستر و مدل S) استفاده کرد، محبوبیت یافتند که بین 6000 تا 9000 سلول وجود داشت.

سلول های استوانه ای در دوچرخه های الکترونیکی، تجهیزات پزشکی و ماهواره ها نیز استفاده می شود.آنها همچنین به دلیل شکلشان در اکتشافات فضایی ضروری هستند.سایر قالب های سلولی در اثر فشار اتمسفر تغییر شکل می دهند.برای مثال آخرین مریخ نوردی که به مریخ فرستاده شده است با استفاده از سلول های استوانه ای کار می کند.ماشین‌های مسابقه الکتریکی فرمول E با عملکرد بالا، دقیقاً از سلول‌های مشابه مریخ نورد در باتری خود استفاده می‌کنند.

تفاوت های اصلی بین سلول های منشوری و استوانه ای

شکل تنها چیزی نیست که سلول های منشوری و استوانه ای را متمایز می کند.سایر تفاوت های مهم شامل اندازه، تعداد اتصالات الکتریکی و توان خروجی آنها است.

اندازه

سلول های منشوری بسیار بزرگتر از سلول های استوانه ای هستند و از این رو انرژی بیشتری در هر سلول دارند.برای ارائه یک ایده تقریبی از تفاوت، یک سلول منشوری منفرد می‌تواند به اندازه 20 تا 100 سلول استوانه‌ای انرژی داشته باشد.اندازه کوچک‌تر سلول‌های استوانه‌ای به این معنی است که می‌توان از آن‌ها برای کاربردهایی استفاده کرد که به انرژی کمتری نیاز دارند.در نتیجه، آنها برای طیف وسیع تری از کاربردها استفاده می شوند.

اتصالات

از آنجایی که سلول های منشوری بزرگتر از سلول های استوانه ای هستند، سلول های کمتری برای رسیدن به همان مقدار انرژی مورد نیاز است.این بدان معنی است که برای همان حجم، باتری هایی که از سلول های منشوری استفاده می کنند، اتصالات الکتریکی کمتری دارند که باید جوش داده شوند.این یک مزیت بزرگ برای سلول های منشوری است زیرا فرصت های کمتری برای عیوب ساخت وجود دارد.

قدرت

سلول های استوانه ای ممکن است انرژی کمتری نسبت به سلول های منشوری ذخیره کنند، اما قدرت بیشتری دارند.این بدان معنی است که سلول های استوانه ای می توانند انرژی خود را سریعتر از سلول های منشوری تخلیه کنند.دلیل آن این است که اتصالات بیشتری در آمپر ساعت (Ah) دارند.در نتیجه سلول های استوانه ای برای کاربردهای با کارایی بالا ایده آل هستند در حالی که سلول های منشوری برای بهینه سازی بهره وری انرژی ایده آل هستند.

نمونه ای از کاربردهای باتری با کارایی بالا شامل اتومبیل های مسابقه ای فرمول E و هلیکوپتر Ingenuity در مریخ است.هر دو نیاز به عملکرد شدید در محیط های شدید دارند.

چرا سلول های منشوری ممکن است قدرت را در دست بگیرند؟

صنعت EV به سرعت تکامل می‌یابد، و مشخص نیست که سلول‌های منشوری یا سلول‌های استوانه‌ای غالب خواهند بود.در حال حاضر سلول‌های استوانه‌ای در صنعت خودروهای برقی گسترده‌تر هستند، اما دلایلی وجود دارد که فکر می‌کنیم سلول‌های منشوری محبوبیت بیشتری پیدا خواهند کرد.

اول، سلول های منشوری فرصتی را برای کاهش هزینه ها با کاهش تعداد مراحل ساخت ارائه می دهند.فرمت آنها امکان ساخت سلول های بزرگتر را فراهم می کند که تعداد اتصالات الکتریکی را که باید تمیز و جوش داده شوند کاهش می دهد.

باتری‌های منشوری همچنین فرمت ایده‌آلی برای شیمی لیتیوم-آهن فسفات (LFP) هستند، ترکیبی از مواد ارزان‌تر و در دسترس‌تر.برخلاف دیگر شیمی‌ها، باتری‌های LFP از منابعی استفاده می‌کنند که در همه جای کره زمین وجود دارد.آنها به مواد کمیاب و گران قیمت مانند نیکل و کبالت که هزینه انواع سلول های دیگر را بالا می برد، نیاز ندارند.

سیگنال های قوی مبنی بر ظهور سلول های منشوری LFP وجود دارد.در آسیا، سازندگان خودروهای برقی در حال حاضر از باتری‌های LiFePO4، نوعی باتری LFP در قالب منشوری استفاده می‌کنند.تسلا همچنین اعلام کرد که استفاده از باتری های منشوری تولید شده در چین را برای نسخه های محدوده استاندارد خودروهای خود آغاز کرده است.

با این حال، شیمی LFP دارای نکات منفی مهمی است.برای مثال، انرژی کمتری نسبت به سایر مواد شیمیایی دارد که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند و به همین دلیل، نمی‌توان از آن برای وسایل نقلیه با عملکرد بالا مانند خودروهای برقی فرمول 1 استفاده کرد.علاوه بر این، سیستم های مدیریت باتری (BMS) برای پیش بینی میزان شارژ باتری مشکل دارند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن می توانید این ویدیو را تماشا کنیدLFPشیمی و چرایی محبوبیت آن