มีสามประเภทหลักคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน(ลิเธียมไอออน): เซลล์ทรงกระบอก เซลล์ปริซึม และเซลล์กระเป๋าในอุตสาหกรรม EV การพัฒนาที่มีแนวโน้มมากที่สุดเกี่ยวข้องกับเซลล์ทรงกระบอกและทรงปริซึมแม้ว่ารูปแบบแบตเตอรี่ทรงกระบอกจะได้รับความนิยมมากที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ก็มีปัจจัยหลายประการที่ชี้ให้เห็นว่าเซลล์แบบแท่งปริซึมอาจเข้ามาแทนที่

สิ่งที่เป็นเซลล์ปริซึม

กเซลล์ปริซึมเป็นเซลล์ที่เคมีหุ้มอยู่ในปลอกแข็งรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าทำให้สามารถวางซ้อนหลายหน่วยในโมดูลแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพเซลล์แบบแท่งปริซึมมีสองประเภท: แผ่นอิเล็กโทรดภายในเคส (แอโนด ตัวคั่น แคโทด) จะเรียงซ้อนกันหรือม้วนและทำให้แบน

สำหรับปริมาตรที่เท่ากัน เซลล์แบบแท่งปริซึมแบบเรียงซ้อนสามารถปล่อยพลังงานได้มากขึ้นในคราวเดียว ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่า ในขณะที่เซลล์แบบแท่งปริซึมแบบแบนจะมีพลังงานมากกว่า จึงมีความทนทานมากกว่า

เซลล์แบบแท่งปริซึมส่วนใหญ่จะใช้ในระบบกักเก็บพลังงานและยานพาหนะไฟฟ้าขนาดที่ใหญ่ขึ้นทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ไม่ดีสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กเช่น e-bikes และโทรศัพท์มือถือดังนั้นจึงเหมาะกว่าสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานมาก

เซลล์ทรงกระบอกคืออะไร

กเซลล์ทรงกระบอกเป็นเซลล์ที่บรรจุอยู่ในกระป๋องทรงกระบอกแข็งเซลล์ทรงกระบอกมีขนาดเล็กและกลม ทำให้สามารถวางซ้อนกันในอุปกรณ์ทุกขนาดได้รูปร่างของแบตเตอรี่ป้องกันการบวมซึ่งต่างจากแบตเตอรี่รูปแบบอื่นๆ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ในแบตเตอรี่ซึ่งมีก๊าซสะสมอยู่ในปลอก

เซลล์ทรงกระบอกถูกใช้ครั้งแรกในแล็ปท็อปซึ่งมีเซลล์อยู่ระหว่างสามถึงเก้าเซลล์จากนั้นพวกเขาก็ได้รับความนิยมเมื่อ Tesla ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าคันแรก (รุ่น Roadster และ Model S) ซึ่งมีเซลล์อยู่ระหว่าง 6,000 ถึง 9,000 เซลล์

เซลล์ทรงกระบอกยังใช้ในจักรยานไฟฟ้า อุปกรณ์การแพทย์ และดาวเทียมอีกด้วยพวกมันยังมีความสำคัญในการสำรวจอวกาศเนื่องจากรูปร่างของมันรูปแบบเซลล์อื่นๆ จะมีรูปร่างผิดปกติเนื่องจากความดันบรรยากาศตัวอย่างเช่น รถแลนด์โรเวอร์คันสุดท้ายที่ส่งไปบนดาวอังคาร ทำงานโดยใช้เซลล์ทรงกระบอกรถแข่งไฟฟ้าสมรรถนะสูง Formula E ใช้เซลล์แบบเดียวกับรถแลนด์โรเวอร์ในแบตเตอรี่

ความแตกต่างหลักระหว่างเซลล์ปริซึมและเซลล์ทรงกระบอก

รูปร่างไม่ใช่สิ่งเดียวที่สร้างความแตกต่างระหว่างเซลล์ทรงปริซึมและเซลล์ทรงกระบอกความแตกต่างที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ ขนาด จำนวนการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้าเอาท์พุต

ขนาด

เซลล์แบบแท่งปริซึมมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ทรงกระบอกมาก จึงมีพลังงานต่อเซลล์มากกว่าเพื่อให้เข้าใจคร่าวๆ ถึงความแตกต่าง เซลล์ปริซึมเซลล์เดียวสามารถมีปริมาณพลังงานเท่ากันกับเซลล์ทรงกระบอก 20 ถึง 100 เซลล์เซลล์ทรงกระบอกที่มีขนาดเล็กลงหมายความว่าสามารถใช้กับงานที่ต้องการพลังงานน้อยกว่าได้เป็นผลให้นำไปใช้งานได้หลากหลายมากขึ้น

การเชื่อมต่อ

เนื่องจากเซลล์แบบแท่งปริซึมมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ทรงกระบอก จึงจำเป็นต้องมีเซลล์จำนวนน้อยลงเพื่อให้ได้พลังงานในปริมาณเท่ากันซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่ที่ใช้เซลล์แบบแท่งปริซึมจะมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่จำเป็นต้องเชื่อมน้อยกว่าสำหรับปริมาตรเท่ากันนี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับเซลล์แบบแท่งปริซึม เนื่องจากมีโอกาสเกิดข้อบกพร่องในการผลิตน้อยลง

พลัง

เซลล์ทรงกระบอกอาจเก็บพลังงานน้อยกว่าเซลล์ทรงแท่งปริซึม แต่จะมีพลังงานมากกว่าซึ่งหมายความว่าเซลล์ทรงกระบอกสามารถคายพลังงานได้เร็วกว่าเซลล์แบบแท่งปริซึมเหตุผลก็คือพวกเขามีการเชื่อมต่อต่อแอมป์ชั่วโมง (Ah) มากกว่าด้วยเหตุนี้ เซลล์ทรงกระบอกจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง ในขณะที่เซลล์แบบแท่งปริซึมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

ตัวอย่างการใช้งานแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูง ได้แก่ รถแข่ง Formula E และเฮลิคอปเตอร์ Ingenuity บนดาวอังคารทั้งสองต้องการประสิทธิภาพสูงสุดในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

เหตุใดเซลล์ปริซึมจึงอาจเข้ายึดครอง

อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้ามีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว และไม่แน่ใจว่าเซลล์แบบแท่งปริซึมหรือเซลล์ทรงกระบอกจะมีชัยเหนือกว่าหรือไม่ในขณะนี้ เซลล์ทรงกระบอกแพร่หลายมากขึ้นในอุตสาหกรรม EV แต่มีเหตุผลหลายประการที่คิดว่าเซลล์แบบแท่งปริซึมจะได้รับความนิยม

ประการแรก เซลล์แบบแท่งปริซึมให้โอกาสในการลดต้นทุนโดยการลดจำนวนขั้นตอนการผลิตรูปแบบทำให้สามารถผลิตเซลล์ขนาดใหญ่ขึ้นได้ ซึ่งช่วยลดจำนวนการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่ต้องทำความสะอาดและเชื่อม

แบตเตอรี่ทรงแท่งปริซึมยังเป็นรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเคมีของลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) ซึ่งเป็นวัสดุผสมที่มีราคาถูกกว่าและเข้าถึงได้ง่ายกว่าแบตเตอรี่ LFP ต่างจากเคมีภัณฑ์อื่นๆ ตรงที่ใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ทุกแห่งบนโลกพวกเขาไม่ต้องการวัสดุที่หายากและมีราคาแพง เช่น นิกเกิลและโคบอลต์ ซึ่งทำให้ต้นทุนของเซลล์ประเภทอื่นๆ สูงขึ้น

มีสัญญาณที่ชัดเจนว่าเซลล์ปริซึมของ LFP กำลังเกิดขึ้นในเอเชีย ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ LFP ชนิดหนึ่งในรูปแบบแท่งปริซึมTesla ยังระบุด้วยว่าได้เริ่มใช้แบตเตอรี่แบบแท่งปริซึมที่ผลิตในประเทศจีนสำหรับรถยนต์รุ่นมาตรฐาน

อย่างไรก็ตาม เคมีของ LFP มีข้อเสียที่สำคัญประการแรก มันมีพลังงานน้อยกว่าสารเคมีอื่นๆ ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้กับรถยนต์สมรรถนะสูง เช่น รถยนต์ไฟฟ้าสูตร 1 ได้นอกจากนี้ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ยังทำได้ยากในการคาดการณ์ระดับประจุของแบตเตอรี่

คุณสามารถชมวิดีโอนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแอลเอฟพีเคมีและเหตุใดจึงได้รับความนิยม