CELLE PRISMATICHE VS. CELLE CILINDRICHE: UN CONFRONTO

Nel panorama in rapida evoluzione della tecnologia delle batterie, la scelta tra diversi tipi di batterie agli ioni di litio può avere un impatto significativo sulle prestazioni e sull'applicazione di vari dispositivi. ACELe celle prismatiche e cilindriche offrono vantaggi e applicazioni distinti. Analizziamo le differenze chiave tra questi due tipi di celle ed esploriamo le loro potenziali implicazioni.

Esplorazione delle cellule prismatiche

Celle prismatiche rappresentano una chimica racchiusa in un involucro rigido, in genere di forma rettangolare. Questo design facilita l'impilamento efficiente di più celle all'interno di un modulo batteria. Le celle prismatiche sono disponibili in due varianti: fogli di elettrodi impilati o arrotolati e appiattiti (anodo, separatore, catodo). Il design delle celle prismatiche impilate consente il rilascio di più energia in una volta, migliorando le prestazioni. Al contrario, le celle prismatiche appiattite offrono un maggiore accumulo di energia, migliorando la durata.

Utilizzate principalmente nei sistemi di accumulo di energia e nei veicoli elettrici, le celle prismatiche brillano nelle applicazioni che richiedono una maggiore capacità energetica. Le loro dimensioni maggiori le rendono meno adatte a dispositivi compatti come cellulari o e-bike. Tuttavia, per le applicazioni ad alta intensità energetica, le celle prismatiche emergono come una scelta affidabile.

Svelando le celle cilindriche

Celle cilindriche, come suggerisce il nome, sono racchiusi in contenitori cilindrici rigidi. La loro forma compatta e rotonda facilita l'impilamento in dispositivi di varie dimensioni. Questa forma impedisce anche il rigonfiamento causato dall'accumulo di gas all'interno dell'involucro, un fenomeno che può compromettere altri formati di celle.

Una batteria agli ioni di litio cilindrica è caratterizzata dalla sua forma cilindrica, guadagnandosi così il nome di "batteria agli ioni di litio cilindrica". Queste batterie sono classificate in base ai loro materiali anodici e includono varianti come ossidi di litio e cobalto (LiCoO2), litio manganese (LiMn2O4), litio nichel manganese cobalto (LiNiMnCoO2 o NMC), litio alluminio nichel cobalto (LiNiCoAlO2 o NCA), litio ferro fosfato (LiFePO4), e titanato di litio (Li4Ti5O12).

Inizialmente diffuse nei computer portatili, le celle cilindriche hanno lasciato il segno con l'uso di Tesla nei veicoli elettrici. Queste celle sono componenti essenziali di e-bike, dispositivi medici e persino satelliti, dove la loro forma unica garantisce resistenza alle variazioni della pressione atmosferica.

Differenze principali: dimensioni, connessioni e potenza

Le differenze tra celle prismatiche e cilindriche vanno oltre le loro forme. Le distinzioni più notevoli includono le dimensioni, il numero di connessioni elettriche e la potenza in uscita.

Dimensione

Le celle prismatiche sono sostanzialmente più grandi delle celle cilindriche, e contengono più energia per cella. Per illustrare, una singola cella prismatica può immagazzinare tanta energia quanto 20-100 celle cilindriche. Le dimensioni più piccole delle celle cilindriche le rendono adatte ad applicazioni che richiedono una potenza inferiore, ampliandone la gamma di utilizzo. Le celle cilindriche, come suggerisce il nome, hanno una forma cilindrica che ricorda le tradizionali batterie AA. Le celle prismatiche sono più rettangolari e piatte, mentre le celle a sacchetto sono flessibili e spesso racchiuse in una tasca morbida.

Connessioni

Un'altra differenza fondamentale è il numero di connessioni elettriche richieste in un pacco batteria. Questo fattore influisce direttamente sulla complessità complessiva e sull'affidabilità del sistema di batterie. Le celle prismatiche, essendo più grandi e avendo una densità energetica più elevata, richiedono meno celle per raggiungere una specifica capacità energetica rispetto alle celle cilindriche. Ciò significa che i pacchi batteria che utilizzano celle prismatiche hanno meno connessioni elettriche, con conseguenti potenziali minori punti di guasto durante la produzione e l'utilizzo. D'altro canto, le celle cilindriche, a causa delle loro dimensioni più piccole, richiedono più celle per raggiungere la stessa capacità energetica, il che comporta un numero maggiore di connessioni.

Potenza in uscita e prestazioni

La potenza in uscita è un fattore critico per varie applicazioni, dagli smartphone che necessitano di una ricarica rapida ai veicoli elettrici che richiedono un'elevata accelerazione. Le celle cilindriche spesso mostrano migliori capacità di potenza in uscita rispetto alle celle prismatiche. Questo vantaggio deriva dalle loro dimensioni più piccole e dal numero maggiore di connessioni, consentendo un'erogazione di potenza più distribuita. Di conseguenza, le celle cilindriche sono comunemente scelte per applicazioni ad alte prestazioni come veicoli elettrici e utensili elettrici. Le celle prismatiche, d'altro canto, sono preferite per applicazioni ad alta intensità energetica, in cui l'erogazione di potenza costante e sostenuta è più critica delle raffiche istantanee.

La rivoluzione prismatica

L'evoluzione in corso del settore dei veicoli elettrici (EV) introduce un cambiamento dinamico nelle preferenze per le batterie. Sebbene le celle cilindriche dominino attualmente il settore EV, le celle prismatiche presentano ragioni convincenti per prendere potenzialmente il comando.

Le celle prismatiche offrono opportunità di riduzione dei costi semplificando le fasi di produzione. Il loro design più grande consente la creazione di celle più grandi, riducendo al minimo la necessità di complesse connessioni elettriche durante la produzione.

Inoltre, le celle prismatiche si allineano bene con la chimica del litio-ferro-fosfato (LFP), sfruttando materiali abbondanti e convenienti. Le batterie LFP si basano su risorse ampiamente disponibili, a differenza di altre chimiche che si basano su elementi costosi come nichel e cobalto.

Man mano che l'adozione delle celle prismatiche LFP guadagna terreno, si verificano notevoli cambiamenti. I produttori di EV asiatici incorporano batterie LiFePO4 in formati prismatici, mentre Tesla introduce batterie prismatiche prodotte in Cina per modelli di auto specifici.

Tuttavia, la chimica LFP presenta delle limitazioni, tra cui una densità energetica inferiore rispetto ad altre chimiche, rendendola inadatta per veicoli ad alte prestazioni. I sistemi di gestione delle batterie incontrano anche delle difficoltà nel prevedere i livelli di carica delle celle LFP.

Ecco un confronto affiancato per aiutarti a capire in che modo questi due tipi di cellule differiscono:

Quale tipo di cella dovresti scegliere?

Il tipo di cella migliore dipende dalle tue esigenze specifiche:

• Scegli le celle prismatiche se hai bisogno di un accumulo di energia ad alta capacità per sistemi residenziali o commerciali o veicoli elettrici in cui l'efficienza dello spazio è una priorità.
• Scegli celle cilindriche se la tua applicazione richiede un'eccellente gestione termica, durata e modularità, come nel caso degli utensili elettrici o dell'elettronica di consumo.

Conclusione

La scelta tra celle prismatiche e cilindriche va oltre la forma. Le considerazioni riguardano dimensioni, connessioni e potenza in uscita, allineandosi con applicazioni distinte e tendenze future nella tecnologia delle batterie. Mentre continua la ricerca di soluzioni energetiche più efficienti e sostenibili, la competizione tra questi due tipi di celle fa progredire l'evoluzione delle innovazioni alimentate a batteria. Casualmente, ACE offre sia batterie prismatiche che cilindriche. Se sei interessato, puoi provarle.