Það eru þrjár megingerðir aflitíum-jón rafhlöður(lí-jón): sívalur frumur, prismatískar frumur og pokafrumur.Í rafbílaiðnaðinum snúast efnilegustu þróunin um sívalur og prismatísk frumur.Þó að sívalningslaga rafhlöðusniðið hafi verið vinsælast undanfarin ár, benda nokkrir þættir til þess að prismatísk frumur geti tekið við.

Hvað eruPrismatískar frumur

Aprismatísk frumaer fruma þar sem efnafræði er lokað í stífu hlíf.Rétthyrnd lögun þess gerir kleift að stafla mörgum einingum á skilvirkan hátt í rafhlöðueiningu.Það eru tvær tegundir af prismatískum frumum: rafskautsblöðin inni í hlífinni (skaut, skilju, bakskaut) eru annaðhvort staflað eða rúllað og flatt út.

Fyrir sama rúmmál geta staflaðar prismatískar frumur losað meiri orku í einu, sem býður upp á betri afköst, á meðan flattar prismatískir frumur innihalda meiri orku og bjóða upp á meiri endingu.

Prismatísk frumur eru aðallega notaðar í orkugeymslukerfi og rafknúin farartæki.Stærri stærð þeirra gerir þá að slæmum frambjóðendum fyrir smærri tæki eins og rafreiðhjól og farsíma.Þess vegna henta þeir betur til orkufrekra nota.

Hvað eru sívalur frumur

Asívalur klefier klefi sem er lokað í stífri strokkdós.Sívalar frumur eru litlar og kringlóttar, sem gerir það mögulegt að stafla þeim í tæki af öllum stærðum.Ólíkt öðrum rafhlöðusniðum kemur lögun þeirra í veg fyrir bólgu, óæskilegt fyrirbæri í rafhlöðum þar sem gas safnast fyrir í hlífinni.

Sívalar frumur voru fyrst notaðar í fartölvum, sem innihéldu á bilinu þrjár til níu frumur.Þeir náðu síðan vinsældum þegar Tesla notaði þá í fyrstu rafknúnu farartækin sín (Roadster og Model S), sem innihéldu á milli 6.000 og 9.000 frumur.

Sívalar frumur eru einnig notaðar í rafhjólum, lækningatækjum og gervihnöttum.Þeir eru líka nauðsynlegir í geimkönnun vegna lögunar þeirra;önnur frumusnið myndu afmyndast vegna loftþrýstings.Síðasti flakkarinn sem sendur var á Mars, til dæmis, notar sívalur frumur.Formúlu E afkastamiklir rafknúnir kappakstursbílar nota nákvæmlega sömu frumur og flakkarinn í rafhlöðunni.

Helsti munurinn á prismatískum og sívölum frumum

Lögun er ekki það eina sem aðgreinir prismatískar og sívalar frumur.Annar mikilvægur munur felur í sér stærð þeirra, fjölda raftenginga og afköst þeirra.

Stærð

Prismatískar frumur eru miklu stærri en sívalar frumur og innihalda þess vegna meiri orku á hverja frumu.Til að gefa grófa hugmynd um muninn getur ein prismatísk fruma innihaldið sama magn af orku og 20 til 100 sívalur frumur.Minni stærð sívalningslaga frumna þýðir að hægt er að nota þær fyrir forrit sem krefjast minna afl.Fyrir vikið eru þau notuð fyrir fjölbreyttari notkun.

Tengingar

Vegna þess að prismatískar frumur eru stærri en sívalar frumur, þarf færri frumur til að ná sama magni af orku.Þetta þýðir að fyrir sama rúmmál hafa rafhlöður sem nota prismatískar frumur færri raftengingar sem þarf að soða.Þetta er mikill kostur fyrir prismatískar frumur vegna þess að það eru færri tækifæri til að framleiða galla.

Kraftur

Sívalar frumur geta geymt minni orku en prismatískar frumur, en þær hafa meira afl.Þetta þýðir að sívalur frumur geta losað orku sína hraðar en prismatískar frumur.Ástæðan er sú að þeir hafa fleiri tengingar á amp-klst (Ah).Þar af leiðandi eru sívalur frumur tilvalin fyrir afkastamikil notkun á meðan prismatísk frumur eru tilvalin til að hámarka orkunýtingu.

Dæmi um afkastamikil rafhlöðunotkun eru Formúlu E kappakstursbílar og Ingenuity þyrlan á Mars.Bæði krefjast mikillar frammistöðu í erfiðu umhverfi.

Hvers vegna prismatískar frumur gætu verið að taka yfir

EV iðnaðurinn þróast hratt og það er óvíst hvort prismatísk frumur eða sívalur frumur muni sigra.Í augnablikinu eru sívalur frumur útbreiddari í rafbílaiðnaðinum, en það eru ástæður til að ætla að prismatísk frumur muni ná vinsældum.

Í fyrsta lagi bjóða prismatískar frumur tækifæri til að draga úr kostnaði með því að fækka framleiðsluþrepum.Snið þeirra gerir það mögulegt að framleiða stærri frumur, sem dregur úr fjölda raftenginga sem þarf að þrífa og sjóða.

Prismatísk rafhlöður eru einnig tilvalið snið fyrir litíum-járnfosfat (LFP) efnafræði, blanda af efnum sem eru ódýrari og aðgengilegri.Ólíkt öðrum efnafræði nota LFP rafhlöður auðlindir sem eru alls staðar á jörðinni.Þeir þurfa ekki sjaldgæf og dýr efni eins og nikkel og kóbalt sem keyra kostnað annarra frumutegunda upp á við.

Það eru sterk merki um að LFP prismatískar frumur séu að koma fram.Í Asíu nota rafbílaframleiðendur nú þegar LiFePO4 rafhlöður, tegund af LFP rafhlöðu í prismatísku sniði.Tesla sagði einnig að það hafi byrjað að nota prismatískar rafhlöður sem framleiddar eru í Kína fyrir staðlaðar útgáfur bíla sinna.

LFP efnafræðin hefur hins vegar mikilvæga galla.Fyrir það fyrsta inniheldur það minni orku en önnur efnafræðileg efni sem eru í notkun og er sem slík ekki hægt að nota fyrir afkastamikil farartæki eins og Formúlu 1 rafbíla.Að auki eiga rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS) erfitt með að spá fyrir um hleðslustig rafhlöðunnar.

Þú getur horft á þetta myndband til að læra meira umLFPefnafræði og hvers vegna hún nýtur vinsælda.