Форм-факторы литиевых элементов — Цилиндрические элементы

Отрывок из учебного пособия: «Сборка литиевых батарей».

Литиевые аккумуляторные элементы доступны в различных форм-факторах(можно понимать как виды исполнения или формы/типы корпуса), но их основная внутренняя структура почти всегда одинакова. Все элементы литиевых батарей имеют положительный электрод (катод), отрицательный электрод (анод), материал электролита и какой-нибудь тип пористого сепаратора между ними. Это позволяет ионам лития перемещаться между катодом и анодом. О том, как изменения в химическом составе различных литий-ионных аккумуляторов могут повлиять на них рассказывается в другой главе учебного пособия. В это материале, основное различие между форм-факторами литиевых элементов — это способ их сборки.

Цилиндрический элемент

Цилиндрические элементы — это батареи типа АА, с которыми мы все знакомы. от пультов дистанционного управления, фонариков и другой бытовой электроники. Они бывают разных размеров (большинство из них больше, чем стандартные батарейки АА), но все имеют одинаковую цилиндрическую форму и жесткий металлический корпус. Цилиндрические ячейки получают путем скручивания того, что содержится в элементе другой формы, затем помещают его внутрь металлического цилиндра с положительной и отрицательной клеммами на обоих концах цилиндра. Эти ячейки не так эффективно используют пространство, однако являются наиболее прочными для сборки аккумуляторной литиевой батареи и не требует внешней рамы или поддержки.

В отличие от пакетных и призматических элементов, цилиндрические ячейки имеют определенные стандарты в размерах. Обозначения формируются достаточно просто, сначала указывается цифра диаметра элемента, в миллиметрах, затем длина. Наиболее распространенным цилиндрическим элементом литиевой батареи является ячейка 18650, названная в честь ее диаметра 18 мм и длины 650 мм. Эта цилиндрическая ячейка(18650), наиболее часто используемая в ноутбуках, электроинструментах, фонариках и других устройствах, требующих цилиндрические источники питания.

Есть ещё несколько популярных размеров цилиндрических ячеек:

14500 — 14 мм в диаметре и 500 мм в длину и имеет такой же размер, как стандартная батарея AA

26650 — диаметр 26 мм и длиной 650 мм.

18650, который попадает прямо в середину из трех наиболее распространенных размеров цилиндрических элементов, получил самое широкое распространение и доступен у широкого количества различных производителей.

В 2017 году компания Tesla начала производить новый формат ячеек 21700(или в народе 2170). Этот размер, является совместной разработкой с Panasonic. Ячейка 21700 немного больше, чем 18650. но имеет приличный прирост емкости почти в 2 раза. Ячейка была разработана специально для автомобилей Tesla, но получила широкое распространение и свободно продается в магазинах. Panasonic также выпускает серию цилиндрических элементов LiFePO4 доступных в размерах 38120 и 40152, который составляет 38 мм. в диаметре, 120 мм в длину и 40 мм в диаметре, 152 мм в длину, соответственно.

Tesla 2170

Tesla же в 2020 анонсировали новую совместную разработку с Panasonic — элементы размером 46800(или 4680). Очевидно что элемент будет иметь 46мм в диаметре и 800мм в длину. Первые китайские версии уже можно попробовать найти в продаже(на фото ниже, болванка распечатанная на 3Д принтере).

Tesla 4680

Конечно более крупные элементы, будут иметь гораздо более высокие емкости, чем повсеместно применяемые 18650. К тому же большие цилиндры уже могут иметь болтовое соединение для сборки. Сейчас большинство цилиндрических ячеек, для сборки в батарею, должны быть сварены точечной сваркой. Простым паяльником собрать батарею будет достаточно сложно, хотя и такие умельцы находятся. Следует просто заметить, что использования обычного паяльника не эффективно.

Поделится в: