Hi ha algunes diferències entre les bateries de fosfat de ferro de liti cilíndric i quadrat (Lifepo₄) en els escenaris d’estructura, disseny i aplicació, que es reflecteixen principalment en els aspectes següents:
1. Disseny d'aspecte
• Bateria cilíndrica:
Les bateries cilíndriques solen adoptar dissenys normalitzats, com ara els models comuns de 18650 (diàmetre de 18mm, alçada de 65 mm) o 21700 (diàmetre 21mm, alçada de 70 mm). Aquest disseny té una gran resistència mecànica i estabilitat i és adequat per a la producció automatitzada.
• Bateria quadrada:
L’aparició de bateries quadrades és més flexible i es pot dissenyar en diferents mides segons les necessitats. Aquest disseny s’utilitza sovint per a la modularització i la integració del sistema per optimitzar l’ús de l’espai.
2. Densitat de capacitat i energia
• Bateria cilíndrica:
La capacitat cel·lular única de les bateries cilíndriques sol ser petita, però la capacitat total es pot augmentar per connexió paral·lela o en sèrie. La densitat d’energia és relativament baixa, però es pot millorar mitjançant l’optimització de materials i processos d’elèctrodes.
• Bateria quadrada:
La capacitat cel·lular única de les bateries quadrades és gran, adequada per a escenaris d’aplicació amb requisits energètics elevats. A causa del disseny més compacte, la densitat energètica sol ser superior a la de les bateries cilíndriques.
3. Rendiment de dissipació de calor
• Bateria cilíndrica:
La bateria cilíndrica té un millor rendiment de dissipació de calor perquè la seva estructura cilíndrica ajuda a dissipar la calor de manera uniforme. Al mateix temps, la closca externa de la bateria cilíndrica normalment es fa de metall (com l’acer o l’alumini), cosa que millora encara més la capacitat de dissipació de calor.
• Bateria prismàtica:
La bateria prismàtica té un rendiment de dissipació de calor relativament deficient perquè el seu disseny pla pot provocar que la calor s’acumuli a les zones locals. Tanmateix, es pot millorar el rendiment de la dissipació de calor de la bateria prismàtica mitjançant l’optimització de l’estructura interna i augmentant el canal de dissipació de calor.
4. Cost de fabricació
• Bateria cilíndrica:
La bateria cilíndrica té un elevat cost de fabricació perquè el seu disseny normalitzat requereix equips de producció dedicats i es requereix una sèrie complexa o un disseny paral·lel quan el nombre de cèl·lules simples és gran.
• Bateria prismàtica:
La bateria prismàtica té un cost de fabricació baix perquè la seva mida flexible la fa adequada per a la producció massiva i més fàcil d’integrar -se al sistema.
5. Camp d'aplicació
• Bateria cilíndrica:
La bateria cilíndrica s’utilitza àmpliament en l’electrònica de consum (com ara ordinadors portàtils, eines elèctriques), bicicletes elèctriques i alguns vehicles elèctrics primerencs (com alguns models de Tesla Model S).
• Bateries prismàtiques:
Les bateries prismàtiques s’utilitzen amb més freqüència en vehicles elèctrics (com Tesla Model 3, models BYD), sistemes d’emmagatzematge d’energia (com ara l’emmagatzematge d’energia domèstica i l’emmagatzematge d’energia de la xarxa) i grans equips industrials.
6. Seguretat
• Bateries cilíndriques:
Les bateries cilíndriques poden alliberar la pressió més ràpidament a causa de la seva forma i els materials d’envasament quan es produeix un desbordament tèrmic, reduint així l’impacte a tota la bateria.
• Bateries prismàtiques:
Els materials d’envasament de les bateries prismàtiques solen ser pel·lícules d’alumini-plàstic o closques metàl·liques, i el rendiment i la seguretat de la dissipació de calor depenen del disseny global de la bateria. Si la dissipació de la calor no és bona, les bateries prismàtiques poden afrontar un risc més elevat de desbordament tèrmic.
7. Consistència
• Bateries cilíndriques:
Les bateries cilíndriques tenen una millor consistència de cèl·lules unicel·lular perquè la seva producció normalitzada facilita la garantia del rendiment constant de cada bateria.
• Bateries prismàtiques:
Les bateries prismàtiques poden tenir una consistència de cèl·lules unicel·lulars deficient, sobretot quan la mida de la bateria és gran, la distribució i el rendiment de materials interns poden variar.
8. Densitat energètica i Utilització del volum
• Bateria cilíndrica:
La bateria cilíndrica té una utilització de volum inferior perquè el seu disseny cilíndric deixa més buits a la bateria.
• Bateria prismàtica:
La bateria prismàtica té una utilització de volum més elevada perquè el seu disseny pla pot adaptar -se millor a l’espai de la bateria i reduir les llacunes.
Sumari
• Bateria cilíndrica: adequada per a descàrrega normalitzada, de gran velocitat i requisits de dissipació de calor elevades, com ara l'electrònica de consum i les eines elèctriques.
• Bateria prismàtica: adequada per a una alta densitat d’energia i requisits d’utilització d’espai elevat, com ara vehicles elèctrics i sistemes d’emmagatzematge d’energia.
L'elecció de la forma de la bateria de fosfat de ferro de liti per triar depèn principalment dels requisits d'aplicació específics i del disseny del sistema.
