არსებობს სამი ძირითადი ტიპილითიუმ-იონური ბატარეები(li-ion): ცილინდრული უჯრედები, პრიზმული უჯრედები და ჩანთა უჯრედები.ელექტრომომარაგების ინდუსტრიაში, ყველაზე პერსპექტიული განვითარება ცილინდრული და პრიზმული უჯრედების გარშემო ტრიალებს.მიუხედავად იმისა, რომ ცილინდრული ბატარეის ფორმატი ყველაზე პოპულარული იყო ბოლო წლებში, რამდენიმე ფაქტორი ვარაუდობს, რომ პრიზმულმა უჯრედებმა შეიძლება დაიპყროს.

რა არისპრიზმული უჯრედები

აპრიზმული უჯრედიარის უჯრედი, რომლის ქიმია ჩასმულია მყარ გარსაცმში.მისი მართკუთხა ფორმა საშუალებას გაძლევთ ეფექტურად მოაწყოთ მრავალი ერთეული ბატარეის მოდულში.არსებობს ორი ტიპის პრიზმული უჯრედები: გარსაცმის შიგნით არსებული ელექტროდის ფურცლები (ანოდი, გამყოფი, კათოდი) ან დაწყობილია ან გორდება და გაბრტყელებულია.

იმავე მოცულობისთვის, დაწყობილ პრიზმულ უჯრედებს შეუძლიათ ერთდროულად გამოუშვან მეტი ენერგია, რაც უზრუნველყოფს უკეთეს შესრულებას, ხოლო გაბრტყელებული პრიზმული უჯრედები შეიცავს მეტ ენერგიას, რაც უზრუნველყოფს მეტ გამძლეობას.

პრიზმული უჯრედები ძირითადად გამოიყენება ენერგიის შესანახ სისტემებში და ელექტრო მანქანებში.მათი დიდი ზომა მათ ცუდ კანდიდატებად აქცევს პატარა მოწყობილობებისთვის, როგორიცაა ელექტრონული ველოსიპედები და მობილური ტელეფონები.ამიტომ, ისინი უკეთესად შეეფერება ენერგო ინტენსიური აპლიკაციებისთვის.

რა არის ცილინდრული უჯრედები

აცილინდრული უჯრედიარის უჯრედი, რომელიც ჩასმულია მყარ ცილინდრულ ქილაში.ცილინდრული უჯრედები პატარა და მრგვალია, რაც შესაძლებელს ხდის მათ დაწყობას ყველა ზომის მოწყობილობებში.ბატარეის სხვა ფორმატებისგან განსხვავებით, მათი ფორმა ხელს უშლის შეშუპებას, რაც არასასურველი მოვლენაა ბატარეებში, სადაც გაზები გროვდება გარსაცმში.

ცილინდრული უჯრედები პირველად გამოიყენეს ლეპტოპებში, რომლებიც შეიცავდნენ სამიდან ცხრა უჯრედს.შემდეგ მათ პოპულარობა მოიპოვეს, როდესაც ტესლამ გამოიყენა ისინი თავის პირველ ელექტრო მანქანებში (Roadster და Model S), რომელიც შეიცავდა 6000-დან 9000-მდე უჯრედს.

ცილინდრული უჯრედები ასევე გამოიყენება ელექტრო ველოსიპედებში, სამედიცინო მოწყობილობებში და თანამგზავრებში.ისინი ასევე აუცილებელია კოსმოსის ძიებისას მათი ფორმის გამო;უჯრედის სხვა ფორმატები დეფორმირდება ატმოსფერული წნევით.მარსზე გაგზავნილი ბოლო როვერი, მაგალითად, ცილინდრული უჯრედების გამოყენებით მუშაობს.ფორმულა E-ს მაღალი წარმადობის ელექტრო სარბოლო მანქანები იყენებენ ზუსტად იმავე უჯრედებს, როგორც როვერს ბატარეაში.

ძირითადი განსხვავებები პრიზმულ და ცილინდრულ უჯრედებს შორის

ფორმა არ არის ერთადერთი, რაც განასხვავებს პრიზმულ და ცილინდრულ უჯრედებს.სხვა მნიშვნელოვანი განსხვავებები მოიცავს მათ ზომას, ელექტრული კავშირების რაოდენობას და მათ სიმძლავრეს.

ზომა

პრიზმული უჯრედები გაცილებით დიდია ვიდრე ცილინდრული უჯრედები და, შესაბამისად, შეიცავს უფრო მეტ ენერგიას თითო უჯრედზე.განსხვავებაზე უხეში წარმოდგენის შესაქმნელად, ერთი პრიზმული უჯრედი შეიძლება შეიცავდეს იმავე რაოდენობის ენერგიას, როგორც 20-დან 100 ცილინდრულ უჯრედს.ცილინდრული უჯრედების უფრო მცირე ზომა ნიშნავს, რომ ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ნაკლებ ენერგიას.შედეგად, ისინი გამოიყენება უფრო ფართო სპექტრისთვის.

კავშირები

იმის გამო, რომ პრიზმული უჯრედები უფრო დიდია ვიდრე ცილინდრული უჯრედები, ნაკლები უჯრედია საჭირო ენერგიის იგივე რაოდენობის მისაღწევად.ეს ნიშნავს, რომ იმავე მოცულობისთვის, ბატარეებს, რომლებიც იყენებენ პრიზმულ უჯრედებს, აქვთ ნაკლები ელექტრული კავშირები, რომლებიც შედუღებას საჭიროებს.ეს არის მთავარი უპირატესობა პრიზმული უჯრედებისთვის, რადგან წარმოების დეფექტების ნაკლები შესაძლებლობებია.

Ძალა

ცილინდრული უჯრედები შეიძლება ინახავენ ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე პრიზმულ უჯრედებს, მაგრამ მათ აქვთ მეტი ძალა.ეს ნიშნავს, რომ ცილინდრულ უჯრედებს შეუძლიათ ენერგიის უფრო სწრაფად განმუხტვა, ვიდრე პრიზმულ უჯრედებს.მიზეზი არის ის, რომ მათ აქვთ მეტი კავშირი ამპერ საათში (Ah).შედეგად, ცილინდრული უჯრედები იდეალურია მაღალი ხარისხის აპლიკაციებისთვის, ხოლო პრიზმული უჯრედები იდეალურია ენერგოეფექტურობის ოპტიმიზაციისთვის.

მაღალი ხარისხის ბატარეის აპლიკაციების მაგალითია Formula E სარბოლო მანქანები და Ingenuity ვერტმფრენი მარსზე.ორივე მოითხოვს ექსტრემალურ შესრულებას ექსტრემალურ გარემოში.

რატომ შეიძლება დაიკავონ პრიზმული უჯრედები

ელექტრომომარაგების ინდუსტრია სწრაფად ვითარდება და გაურკვეველია, გაიმარჯვებს პრიზმული უჯრედები თუ ცილინდრული უჯრედები.ამ დროისთვის, ცილინდრული უჯრედები უფრო ფართოდ არის გავრცელებული ელექტრომომარაგების ინდუსტრიაში, მაგრამ არსებობს საფუძველი ვიფიქროთ, რომ პრიზმული უჯრედები პოპულარობას მოიპოვებენ.

პირველი, პრიზმული უჯრედები იძლევა შესაძლებლობას შეამცირონ ხარჯები წარმოების საფეხურების რაოდენობის შემცირებით.მათი ფორმატი შესაძლებელს ხდის უფრო დიდი უჯრედების წარმოებას, რაც ამცირებს ელექტრული კავშირების რაოდენობას, რომლებიც საჭიროებს გაწმენდას და შედუღებას.

პრიზმული ბატარეები ასევე იდეალური ფორმატია ლითიუმ-რკინის ფოსფატის (LFP) ქიმიისთვის, მასალების ნაზავი, რომელიც უფრო იაფი და ხელმისაწვდომია.სხვა ქიმიისგან განსხვავებით, LFP ბატარეები იყენებენ რესურსებს, რომლებიც ყველგან არის პლანეტაზე.მათ არ სჭირდებათ იშვიათი და ძვირადღირებული მასალები, როგორიცაა ნიკელი და კობალტი, რომლებიც ზრდის სხვა ტიპის უჯრედების ღირებულებას.

არსებობს ძლიერი სიგნალები, რომ LFP პრიზმული უჯრედები ჩნდება.აზიაში, ელექტრომობილების მწარმოებლები უკვე იყენებენ LiFePO4 ბატარეებს, LFP ბატარეის ტიპს პრიზმულ ფორმატში.Tesla-მ ასევე განაცხადა, რომ მან დაიწყო ჩინეთში წარმოებული პრიზმული ბატარეების გამოყენება მისი მანქანების სტანდარტული დიაპაზონის ვერსიებისთვის.

თუმცა, LFP ქიმიას აქვს მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეები.ერთი, ის შეიცავს ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე ამჟამად გამოყენებული სხვა ქიმია და, როგორც ასეთი, არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი ხარისხის მანქანებისთვის, როგორიცაა ფორმულა 1 ელექტრომობილები.გარდა ამისა, ბატარეის მართვის სისტემებს (BMS) უჭირთ ბატარეის დატენვის დონის პროგნოზირება.

თქვენ შეგიძლიათ უყუროთ ამ ვიდეოს, რომ გაიგოთ მეტიLFPქიმია და რატომ იძენს პოპულარობას.