Depuis que Tesla a proposé 4680 cellules en septembre 2020, la grande batterie cylindrique est redevenue un sujet brûlant dans l’industrie. En plus de Tesla, les usines de batteries de tête de la Chine ont également commencé à se joindre à l’investissement d’industrialisation par lots de grandes batteries cylindriques, telles que EVE, BYD, etc. Sur la base de la popularité des cellules cylindriques, cet article se concentre sur l’analyse des avantages des cellules cylindriques (note spéciale : il n’est pas prévu d’exclure d’autres types de cellules). Dans cet article, les cellules cylindriques présentent les trois principaux avantages suivants dans les applications pratiques à titre de référence :

La flexibilité d’une petite capacité
En raison de la taille et des limitations de processus des cellules cylindriques, la capacité d’une seule cellule cylindrique est généralement faible, telle que la cellule NCM 18650 2,6 Ah, la cellule LFP 32700 6Ah, la cellule LFP 33140 15Ah, la cellule LFP 34190 20Ah, etc.
Mis à part les véhicules électriques et les marchés du stockage d’énergie à grande échelle, dans d’autres domaines, tels que les véhicules à deux roues, les tricycles, les véhicules d’équilibre, les outils électriques, les AGV, le stockage d’énergie portable, le stockage d’énergie domestique, etc., la capacité des batteries mono-module n’est généralement pas très importante. , dans les applications pratiques, les cellules prismatiques de grande capacité positionnées dans les automobiles et le stockage d’énergie à grande échelle ne correspondent pas nécessairement à la demande du marché, notamment la taille, la capacité, etc. Les cellules cylindriques de petite capacité peuvent répondre aux besoins de capacité d’un certain marché en parallèle ou en série, par exemple, les deux types de batteries 24V60Ah et 48V30Ah utilisées dans les AGV sont des besoins communs.
Trois types de cellules cylindriques, telles que 32700, 33140 et 34190, peuvent être connectées en parallèle ou en série pour former les modules 60Ah ou 30Ah requis, si une capacité plus petite peut évidemment être atteinte.
Pendant ce temps, il peut avoir des possibilités de fonctionnement plus flexibles dans la structure spatiale pour répondre aux exigences de conception de différents modèles.
L’avantage en termes de coût des cellules cylindriques
1) Parmi tous les types de batteries lithium-ion, les cellules cylindriques ont le plus haut degré de standardisation de processus et sont les premières à être commercialisées, et leur efficacité d’assemblage est nettement supérieure à celle des cellules prismatiques et des cellules de poche. Avec l’amélioration progressive de l’automatisation, le processus d’enroulement des cellules cylindriques atteint actuellement 200 PPM, même si l’efficacité des grands cylindres (tels que 33140, 34190, 4680, etc.) est légèrement inférieure à celle des cellules cylindriques traditionnelles 18650/21700, mais elle est également beaucoup plus élevée que l’efficacité des cellules prismatiques et des cellules de poche (généralement autour de 10PPM).
2) La raison de la petite capacité de la cellule cylindrique est que la feuille d’électrode continue en forme de bande après revêtement est coupée en petites feuilles d’électrode en forme de bande. La miniaturisation de la feuille d’électrode peut améliorer le taux d’utilisation de la feuille d’électrode. Généralement selon les mêmes critères de sélection et le même niveau d’automatisation, le taux d’utilisation des matériaux des cellules cylindriques est de 3 à 5 % supérieur à celui des cellules prismatiques.

L’effet de dissipation thermique des cellules cylindriques présente des avantages évidents
Nous savons que la plupart des incendies de batteries lithium-ion sont causés par un « emballement thermique », et la propagation de l’emballement thermique est également la principale préoccupation des performances de sécurité du système de batterie. La structure cylindrique est la solution la plus probable à l’emballement thermique, tandis que les structures prismatiques et en poche sont presque insolubles.
1) La faible capacité d’une seule cellule cylindrique entraîne une faible quantité d’énergie libérée par l’emballement thermique. Pendant ce temps, avec l’amélioration progressive de la sécurité des matériaux, le dégagement de chaleur causé par l’emballement thermique est réduit, ce qui augmente considérablement la sécurité du système de batterie.
2) La structure de surface en forme d’arc de la batterie cylindrique limite dans une certaine mesure le processus de transfert de chaleur entre les cellules et a un certain effet positif sur la propagation de l’emballement thermique, la cellule prismatique et la cellule de poche sont presque insolubles à cet égard. Dans l’empilement de cellules cylindriques, le contact entre les cellules est le contact « ligne » sur la surface de l’arc, tandis que l’emballage prismatique et l’emballage en poche sont un contact « de surface ». Le contact « ligne » réduit considérablement l’efficacité du transfert de chaleur.
Pendant ce temps, il y a encore un peu d’espace entre les cellules, et même si le milieu isolant n’est pas rempli, l’air réduit le transfert de chaleur. De plus, avec la promotion de la technologie « all tab » pour les cellules cylindriques, le transfert de chaleur sur la surface incurvée sera également réduit.
