Hai tres tipos principais debaterías de ións de litio(ións de litio): celas cilíndricas, celas prismáticas e celas de bolsa. Na industria dos vehículos eléctricos, os desenvolvementos máis prometedores xiran arredor das celas cilíndricas e prismáticas. Aínda que o formato de batería cilíndrica foi o máis popular nos últimos anos, varios factores suxiren que as celas prismáticas poderían tomar o relevo.

Que son?Células prismáticas

Unhacélula prismáticaé unha cela cuxa composición química está encerrada nunha carcasa ríxida. A súa forma rectangular permite apilar eficientemente varias unidades nun módulo de batería. Hai dous tipos de celas prismáticas: as láminas de eléctrodos dentro da carcasa (ánodo, separador, cátodo) están apiladas ou enroladas e aplanadas.

Para o mesmo volume, as celas prismáticas apiladas poden liberar máis enerxía á vez, ofrecendo un mellor rendemento, mentres que as celas prismáticas aplanadas conteñen máis enerxía, ofrecendo unha maior durabilidade.

As células prismáticas úsanse principalmente en sistemas de almacenamento de enerxía e vehículos eléctricos. O seu maior tamaño convérteas en malas candidatas para dispositivos máis pequenos como bicicletas eléctricas e teléfonos móbiles. Polo tanto, son máis axeitadas para aplicacións de alto consumo enerxético.

Que son as células cilíndricas?

Unhacélula cilíndricaé unha cela encerrada nunha lata cilíndrica ríxida. As celas cilíndricas son pequenas e redondas, o que permite apilalas en dispositivos de todos os tamaños. A diferenza doutros formatos de batería, a súa forma evita a inchazón, un fenómeno indesexado nas baterías onde os gases se acumulan na carcasa.

As celas cilíndricas empregáronse por primeira vez en portátiles, que contiñan entre tres e nove celas. Despois gañaron popularidade cando Tesla as empregou nos seus primeiros vehículos eléctricos (o Roadster e o Model S), que contiñan entre 6.000 e 9.000 celas.

As celas cilíndricas tamén se empregan en bicicletas eléctricas, dispositivos médicos e satélites. Tamén son esenciais na exploración espacial debido á súa forma; outros formatos de celas deformaríanse pola presión atmosférica. O último Rover enviado a Marte, por exemplo, funciona con celas cilíndricas. Os coches de carreiras eléctricos de alto rendemento da Fórmula E usan exactamente as mesmas celas que o rover na súa batería.

As principais diferenzas entre as células prismáticas e as cilíndricas

A forma non é o único factor que diferencia as células prismáticas das cilíndricas. Outras diferenzas importantes inclúen o seu tamaño, o número de conexións eléctricas e a súa potencia de saída.

Tamaño

As células prismáticas son moito máis grandes que as cilíndricas e, polo tanto, conteñen máis enerxía por célula. Para dar unha idea aproximada da diferenza, unha soa célula prismática pode conter a mesma cantidade de enerxía que entre 20 e 100 células cilíndricas. O menor tamaño das células cilíndricas significa que se poden usar para aplicacións que requiren menos enerxía. Como resultado, utilízanse para unha maior gama de aplicacións.

Conexións

Debido a que as celas prismáticas son máis grandes que as cilíndricas, necesítanse menos celas para acadar a mesma cantidade de enerxía. Isto significa que, para o mesmo volume, as baterías que usan celas prismáticas teñen menos conexións eléctricas que precisan ser soldadas. Esta é unha gran vantaxe para as celas prismáticas porque hai menos posibilidades de defectos de fabricación.

Poder

As células cilíndricas poden almacenar menos enerxía que as células prismáticas, pero teñen máis potencia. Isto significa que as células cilíndricas poden descargar a súa enerxía máis rápido que as células prismáticas. A razón é que teñen máis conexións por amperio-hora (Ah). Como resultado, as células cilíndricas son ideais para aplicacións de alto rendemento, mentres que as células prismáticas son ideais para optimizar a eficiencia enerxética.

Algúns exemplos de aplicacións de baterías de alto rendemento son os coches de carreiras de Fórmula E e o helicóptero Ingenuity en Marte. Ambos requiren un rendemento extremo en contornas extremas.

Por que as células prismáticas poderían estar a tomar o control

A industria dos vehículos eléctricos evoluciona rapidamente e non está claro se prevalecerán as células prismáticas ou as cilíndricas. Polo momento, as células cilíndricas están máis estendidas na industria dos vehículos eléctricos, pero hai razóns para pensar que as células prismáticas gañarán popularidade.

En primeiro lugar, as celas prismáticas ofrecen unha oportunidade para reducir os custos ao diminuír o número de pasos de fabricación. O seu formato permite fabricar celas máis grandes, o que reduce o número de conexións eléctricas que cómpre limpar e soldar.

As baterías prismáticas tamén son o formato ideal para a química do fosfato de litio-ferro (LFP), unha mestura de materiais máis baratos e accesibles. A diferenza doutras químicas, as baterías LFP empregan recursos que se atopan en todas partes do planeta. Non requiren materiais raros e caros como o níquel e o cobalto, que elevan o custo doutros tipos de celas.

Hai fortes sinais de que están a xurdir celas prismáticas LFP. En Asia, os fabricantes de vehículos eléctricos xa empregan baterías LiFePO4, un tipo de batería LFP en formato prismático. Tesla tamén declarou que comezou a usar baterías prismáticas fabricadas na China para as versións de gama estándar dos seus coches.

Non obstante, a química do LFP ten importantes inconvenientes. Por unha banda, contén menos enerxía que outras químicas que se empregan actualmente e, como tal, non se pode empregar en vehículos de alto rendemento como os coches eléctricos de Fórmula 1. Ademais, os sistemas de xestión de baterías (BMS) teñen dificultades para predicir o nivel de carga da batería.

Podes ver este vídeo para saber máis sobre oLFPquímica e por que está a gañar popularidade.