Có ba loại chính củapin lithium-ion(li-ion): tế bào hình trụ, tế bào hình lăng trụ và tế bào túi.Trong ngành công nghiệp xe điện, những phát triển hứa hẹn nhất xoay quanh pin hình trụ và lăng trụ.Mặc dù dạng pin hình trụ là phổ biến nhất trong những năm gần đây, nhưng một số yếu tố cho thấy các tế bào hình lăng trụ có thể chiếm ưu thế.

Là gìTế bào lăng trụ

MỘTtế bào lăng trụlà một tế bào có thành phần hóa học được bao bọc trong một lớp vỏ cứng.Hình dạng hình chữ nhật của nó cho phép xếp chồng nhiều bộ phận trong một mô-đun pin một cách hiệu quả.Có hai loại tế bào hình lăng trụ: các tấm điện cực bên trong vỏ (cực dương, dải phân cách, cực âm) được xếp chồng lên nhau hoặc cuộn và làm phẳng.

Với cùng một thể tích, các ô hình lăng trụ xếp chồng lên nhau có thể giải phóng nhiều năng lượng hơn cùng một lúc, mang lại hiệu suất tốt hơn, trong khi các ô hình lăng trụ phẳng chứa nhiều năng lượng hơn, mang lại độ bền cao hơn.

Tế bào hình lăng trụ chủ yếu được sử dụng trong hệ thống lưu trữ năng lượng và xe điện.Kích thước lớn hơn khiến chúng trở thành ứng cử viên tồi cho các thiết bị nhỏ hơn như xe đạp điện và điện thoại di động.Vì vậy, chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng sử dụng nhiều năng lượng.

Tế bào hình trụ là gì

MỘTtế bào hình trụlà một tế bào được đặt trong một hộp hình trụ cứng.Các ô hình trụ nhỏ và tròn, giúp chúng có thể xếp chồng lên nhau trong các thiết bị ở mọi kích cỡ.Không giống như các dạng pin khác, hình dạng của chúng ngăn ngừa hiện tượng phồng lên, một hiện tượng không mong muốn ở pin khi khí tích tụ trong vỏ.

Các ô hình trụ lần đầu tiên được sử dụng trong máy tính xách tay, chứa từ ba đến chín ô.Sau đó, chúng trở nên phổ biến khi Tesla sử dụng chúng trong những chiếc xe điện đầu tiên của mình (Roadster và Model S), chứa từ 6.000 đến 9.000 tế bào.

Các tế bào hình trụ cũng được sử dụng trong xe đạp điện, thiết bị y tế và vệ tinh.Chúng cũng rất cần thiết trong việc khám phá không gian vì hình dạng của chúng;các dạng tế bào khác sẽ bị biến dạng bởi áp suất khí quyển.Ví dụ, chiếc Rover cuối cùng được gửi lên sao Hỏa hoạt động bằng cách sử dụng các tế bào hình trụ.Những chiếc xe đua điện hiệu suất cao Công thức E sử dụng pin giống hệt như xe rover trong pin.

Sự khác biệt chính giữa các tế bào hình lăng trụ và hình trụ

Hình dạng không phải là thứ duy nhất phân biệt các tế bào hình lăng trụ và hình trụ.Những khác biệt quan trọng khác bao gồm kích thước, số lượng kết nối điện và công suất đầu ra của chúng.

Kích cỡ

Tế bào hình lăng trụ lớn hơn nhiều so với tế bào hình trụ và do đó chứa nhiều năng lượng hơn trên mỗi tế bào.Để đưa ra ý tưởng sơ bộ về sự khác biệt, một tế bào hình lăng trụ có thể chứa cùng một lượng năng lượng bằng 20 đến 100 tế bào hình trụ.Kích thước nhỏ hơn của các tế bào hình trụ có nghĩa là chúng có thể được sử dụng cho các ứng dụng cần ít năng lượng hơn.Kết quả là, chúng được sử dụng cho nhiều ứng dụng hơn.

Kết nối

Bởi vì các tế bào hình lăng trụ lớn hơn các tế bào hình trụ nên cần ít tế bào hơn để đạt được cùng một lượng năng lượng.Điều này có nghĩa là với cùng một thể tích, pin sử dụng tế bào hình lăng trụ có ít kết nối điện cần hàn hơn.Đây là một lợi thế lớn cho các tế bào hình lăng trụ vì có ít khả năng xảy ra lỗi trong quá trình sản xuất hơn.

Quyền lực

Các tế bào hình trụ có thể lưu trữ ít năng lượng hơn các tế bào hình lăng trụ, nhưng chúng có nhiều năng lượng hơn.Điều này có nghĩa là các tế bào hình trụ có thể xả năng lượng nhanh hơn các tế bào hình lăng trụ.Lý do là họ có nhiều kết nối hơn trên mỗi amp-giờ (À).Do đó, tế bào hình trụ là lý tưởng cho các ứng dụng hiệu suất cao trong khi tế bào hình lăng trụ là lý tưởng để tối ưu hóa hiệu quả năng lượng.

Ví dụ về các ứng dụng pin hiệu suất cao bao gồm xe đua Công thức E và máy bay trực thăng Ingenuity trên Sao Hỏa.Cả hai đều yêu cầu hiệu suất cực cao trong môi trường khắc nghiệt.

Tại sao các tế bào hình lăng trụ có thể chiếm ưu thế

Ngành công nghiệp xe điện phát triển nhanh chóng và không rõ liệu tế bào hình lăng trụ hay tế bào hình trụ sẽ chiếm ưu thế.Hiện tại, pin hình trụ đang phổ biến hơn trong ngành công nghiệp xe điện, nhưng có nhiều lý do để cho rằng pin hình lăng trụ sẽ ngày càng phổ biến.

Đầu tiên, các tế bào hình lăng trụ mang đến cơ hội giảm chi phí bằng cách giảm bớt số bước sản xuất.Định dạng của chúng giúp có thể sản xuất các tế bào lớn hơn, giúp giảm số lượng kết nối điện cần được làm sạch và hàn.

Pin hình lăng trụ cũng là dạng lý tưởng cho hóa học lithium-iron phosphate (LFP), hỗn hợp các vật liệu rẻ hơn và dễ tiếp cận hơn.Không giống như các nhà hóa học khác, pin LFP sử dụng tài nguyên có ở khắp mọi nơi trên hành tinh.Chúng không yêu cầu các vật liệu quý hiếm và đắt tiền như niken và coban khiến giá thành của các loại tế bào khác tăng lên.

Có những tín hiệu mạnh mẽ cho thấy các tế bào hình lăng trụ LFP đang xuất hiện.Ở châu Á, các nhà sản xuất xe điện đã sử dụng pin LiFePO4, một loại pin LFP ở dạng lăng trụ.Tesla cũng tuyên bố rằng họ đã bắt đầu sử dụng pin hình lăng trụ được sản xuất tại Trung Quốc cho các phiên bản tiêu chuẩn của ô tô.

Tuy nhiên, hóa học LFP có những nhược điểm quan trọng.Thứ nhất, nó chứa ít năng lượng hơn các chất hóa học khác hiện đang được sử dụng và do đó, không thể sử dụng cho các phương tiện hiệu suất cao như xe điện Công thức 1.Ngoài ra, hệ thống quản lý pin (BMS) gặp khó khăn trong việc dự đoán mức sạc của pin.

Bạn có thể xem video này để tìm hiểu thêm vềLFPhóa học và tại sao nó lại trở nên phổ biến.