¿Por qué elegir celdas cilíndricas, cuáles son las ventajas? – Tecnología Taipú

Desde que Tesla propuso las celdas 4680 en septiembre de 2020, la gran batería cilíndrica ha vuelto a ser un tema candente en la industria. Además de Tesla, las principales fábricas de baterías de China también han comenzado a unirse a la inversión en industrialización por lotes de grandes baterías cilíndricas, como EVE, BYD, etc. Basado en la popularidad de las celdas cilíndricas, ...

¿Por qué elegir celdas cilíndricas, cuáles son las ventajas?

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Desde que Tesla propuso las celdas 4680 en septiembre de 2020, la gran batería cilíndrica ha vuelto a ser un tema candente en la industria. Además de Tesla, las principales fábricas de baterías de China también han comenzado a unirse a la inversión en industrialización por lotes de grandes baterías cilíndricas, como EVE, BYD, etc. Con base en la popularidad de las celdas cilíndricas, este artículo se centra en analizar las ventajas de las celdas cilíndricas (nota especial: no hay intención de excluir otros tipos de celdas). En este artículo, las celdas cilíndricas tienen las siguientes tres ventajas principales en aplicaciones prácticas como referencia:

La flexibilidad de la pequeña capacidad
Debido al tamaño y las limitaciones del proceso de las celdas cilíndricas, la capacidad de una sola celda cilíndrica suele ser pequeña, como la celda NCM 18650 de 2.6Ah, la celda 32700 LFP de 6Ah, la celda 33140 LFP de 15Ah, la celda LFP 34190 de 20Ah, etc.

Aparte de los vehículos eléctricos y los mercados de almacenamiento de energía a gran escala, en otros campos, como vehículos de dos ruedas, triciclos, vehículos de equilibrio, herramientas eléctricas, AGV, almacenamiento de energía portátil, almacenamiento de energía en el hogar, etc., la capacidad de las baterías de un solo módulo no suele ser muy grande. , en aplicaciones prácticas, las células prismáticas de gran capacidad colocadas en automóviles y el almacenamiento de energía a gran escala no necesariamente coinciden con la demanda del mercado, incluido el tamaño, la capacidad, etc. Las celdas cilíndricas de pequeña capacidad pueden satisfacer las necesidades de capacidad de un determinado mercado en paralelo o en serie, por ejemplo, los dos tipos de baterías 24V60Ah y 48V30Ah utilizados en AGV son necesidades comunes.

Se pueden conectar tres tipos de celdas cilíndricas, como 32700, 33140 y 34190, en paralelo o en serie para formar los módulos de 60 Ah o 30 Ah requeridos, si obviamente se puede lograr una capacidad menor.

Mientras tanto, puede tener posibilidades de operación más flexibles en la estructura del espacio para cumplir con los requisitos de diseño de diferentes modelos.

La ventaja de coste de las células cilíndricas
1) Entre todos los tipos de baterías de iones de litio, las celdas cilíndricas tienen el mayor grado de estandarización del proceso y son las primeras en comercializarse, y su eficiencia de ensamblaje es significativamente mayor que la de las celdas prismáticas y las celdas de bolsa. Con la mejora gradual de la automatización, el proceso de bobinado de las celdas cilíndricas actualmente alcanza las 200 PPM, incluso si la eficiencia de los cilindros grandes (como 33140, 34190, 4680, etc.) es ligeramente inferior a la de las celdas cilíndricas tradicionales 18650/21700, pero también es mucho mayor que la eficiencia de la celda prismática y la celda de bolsa (generalmente alrededor de 10 PPM).
2) La razón de la pequeña capacidad de la celda cilíndrica es que la lámina de electrodo continuo en forma de tira después del recubrimiento se corta en pequeñas láminas de electrodos en forma de tira. La miniaturización de la lámina de electrodos puede mejorar la tasa de utilización de la lámina de electrodos. Por lo general, bajo los mismos criterios de selección y nivel de automatización, la tasa de utilización de material de las celdas cilíndricas es un 3-5% más alta que la de las celdas prismáticas.

El efecto de disipación de calor de las celdas cilíndricas tiene ventajas obvias
Sabemos que la mayoría de los incendios de las baterías de iones de litio son causados por una "fuga térmica", y la propagación de la fuga térmica también es la principal preocupación del rendimiento de seguridad del sistema de baterías. La estructura cilíndrica es la solución más probable a la fuga térmica, mientras que las estructuras prismáticas y de bolsa son casi irresolubles.

1) La baja capacidad de una sola celda cilíndrica conduce a una pequeña cantidad de energía liberada por fuga térmica. Mientras tanto, con la mejora gradual de la seguridad del material, se reduce la liberación de calor causada por la fuga térmica, lo que aumenta significativamente la seguridad del sistema de baterías.
2) La estructura de la superficie en forma de arco de la batería cilíndrica limita el proceso de transferencia de calor entre las celdas hasta cierto punto, y tiene un cierto efecto positivo en la propagación de la fuga térmica, la celda prismática y la celda de bolsa son casi irresolubles en este sentido. En el empaquetamiento de celdas cilíndricas, el contacto entre las celdas es el contacto de "línea" en la superficie del arco, mientras que el paquete prismático y de bolsa es un contacto de "superficie". El contacto de "línea" reduce significativamente la eficiencia de la transferencia de calor.

Mientras tanto, todavía hay algo de espacio entre las celdas, e incluso si el medio aislante no está lleno, el aire reduce la transferencia de calor. Además, con la promoción de la "tecnología de todas las pestañas" para las celdas cilíndricas, también se reducirá la transferencia de calor en la superficie curva.

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