En general, la batería de bolsa puede aplicarse para cada aplicación, pero ¿por qué siguen existiendo las células cilíndricas, prismáticas y otras? Estos tipos tienen bondades y defectos.
Célula cilíndrica
Las células cilíndricas y prismáticas son dos de las opciones más populares del mercado.
Las células de litio cilíndricas son fáciles de fabricar y mecánicamente estables, por lo que son muy populares. También son muy seguras, si la presión interna crece demasiado, la mayoría de las células están diseñadas para romperse, mitigando los riesgos de seguridad, y se benefician de la longevidad, un precio atractivo y un coste comparativamente bajo de vatios por hora, lo que las convierte en una opción económica.
Las celdas cilíndricas pequeñas se utilizan generalmente en tecnologías portátiles como ordenadores portátiles y dispositivos médicos. Las celdas cilíndricas grandes son populares para los vehículos eléctricos, un mercado en crecimiento impulsado en gran medida por el fabricante Tesla.
Célula prismática
Las ventajas clave de la célula de litio prismática residen en su perfil delgado, el uso eficaz del espacio; la forma delgada y rectangular facilita una mejor estratificación y una mayor flexibilidad. No es de extrañar que las pilas prismáticas se encuentren normalmente en teléfonos móviles, tabletas y otros dispositivos electrónicos ligeros.
Aunque la eficiencia del espacio hace que las pilas prismáticas sean muy atractivas, existen varias desventajas. Las células prismáticas son caras de diseñar y fabricar, lo que las hace más caras para los consumidores. Mueren más rápido, ya que la gestión térmica es menos eficaz, y son relativamente sensibles a la deformación en situaciones de alta presión. Otros inconvenientes son un número limitado de tamaños estandarizados y un precio medio más elevado de vatios por hora.
Célula de bolsa
En 1995, el polímero de litio sorprendió al mundo de las baterías con un diseño radicalmente nuevo, la célula de bolsa.
La célula de bolsa hace el uso más eficiente del espacio y consigue una eficiencia de embalaje del 90 al 95 por ciento, la más alta entre los paquetes de baterías, ventajas de tamaño flexible y rendimiento de seguridad. La eliminación de la carcasa metálica reduce el peso, pero la célula necesita un soporte alternativo en el compartimento de la batería. El pack de bolsa encuentra aplicaciones en aplicaciones de consumo, militares y de automoción.
La batería de pack blando se embala en una película de plástico de aluminio. Cuando se produce un problema de seguridad, la batería de paquete blando generalmente se abulta, no explota como una caja de acero o una caja de aluminio.
La batería de carcasa o de aluminio explota; el peso es ligero, el peso de la batería de paquete blando es un 40% más ligero que la capacidad equivalente de la batería de litio de carcasa, un 20% más ligero que la batería de litio de carcasa de aluminio; la resistencia interna es pequeña, la resistencia interna de la batería de paquete blando es más ligera La batería es pequeña, lo que puede reducir en gran medida el autoconsumo de la batería; el rendimiento del ciclo es bueno, la vida útil de la batería de paquete blando se extiende, la atenuación de 100 ciclos es 4%~7% menos que la de la cáscara de aluminio; el diseño es flexible, el tamaño puede ser arbitrario, y la forma puede ser más delgada, se puede personalizar de acuerdo a las necesidades del cliente, desarrollar nuevos modelos de baterías.
Producción de células de bolsa de apilamiento por favor ver: ¿Qué es la tecnología de apilamiento de células?
Técnica de producción
El proceso de apilamiento es un proceso de fabricación de baterías de polímero de litio en el que un electrodo positivo, un electrodo negativo se corta en trozos pequeños y un separador se lamina para formar una célula pequeña, y una sola célula se apila en paralelo para formar una célula grande.
La tecnología de apilamiento de celdas de la batería utilizada tiene las ventajas de una pequeña resistencia interna, una larga vida útil, una alta utilización del espacio y una alta densidad de energía después del grupo. En términos de rendimiento de la batería, en comparación con la tecnología de bobinado, la tecnología de apilamiento por laminación puede aumentar la densidad energética de la batería en un 5%, aumentar la vida útil del ciclo en un 10% y reducir el coste en un 5% en las mismas condiciones.
Apilamiento frente a bobinado de celdas: https://blog.grepow.com/cell-stacking-definition-grepow-battery-technology/
8 Ventajas de elegir la batería de celdas de bolsa
- La flexibilidad del paquete de baterías de litio
Los paquetes de baterías completamente ensamblados con el BMS incorporado como un módulo de batería estándar. Los módulos se pueden montar en una configuración en paralelo para aumentar la capacidad, o en una configuración en serie para aumentar el voltaje. Si es necesario, el BMS puede ofrecer un cable de salida para la comunicación. Estos módulos de batería pueden cargarse por separado o como un paquete de baterías completo si se ensamblan.
- Vida útil del ciclo
Hemos probado una célula que fue elegida al azar de la línea de montaje. Después del equivalente acelerado de más de 4.400 ciclos de carga de ciclismo constante, esta célula de 10 AH todavía registró unos 9 AH. Se trata de una pequeña caída muy impresionante de la capacidad de almacenamiento después de 12 años de alrededor del 10%.
- Fiabilidad
Cuando una célula falla, otra toma el relevo. Puede reemplazar unidades individuales defectuosas mientras el resto del sistema sigue funcionando sin problemas, lo que aumenta la fiabilidad del sistema.
Como ejemplo, un pack de 36 voltios a 10 AH sólo requerirá 12 celdas de bolsa soldadas. Si esa misma aplicación utilizara celdas cilíndricas 18650, requeriría 72 piezas de celdas 18650 de 1,5 Ah soldadas entre sí. En una cadena en serie, si alguna de las 72 celdas tiene un problema, el pack completo fallará. Además, 72 celdas significan 144 nodos, cada nodo representa un fallo potencial. Por lo tanto, un pack de base cilíndrica no es tan fiable como un pack de células de bolsa eléctricamente equivalente que sólo tendría 24 nodos. Además, el procedimiento de soldadura de las células de bolsa es mucho más fiable que el de las células cilíndricas.
- Almacenamiento de energía mejorado
La capacidad de almacenamiento de energía de una célula de bolsa es mucho mayor en un espacio físico determinado en comparación con las células cilíndricas.
- Seguridad
Cuando las células de bolsa o las células cilíndricas tienen problemas internos, se acumula presión y se hinchan. En esas situaciones poco frecuentes, las células de bolsa simplemente se hinchan. Las pilas cilíndricas están tradicionalmente encerradas en una camisa de hierro, de modo que cuando la presión se acumula dentro de una pila cilíndrica cuyos extremos están sujetos por otras pilas o por la caja, pueden literalmente explotar, lo que podría suponer un peligroso riesgo para la seguridad.
- Peso
Típicamente, las pilas de bolsa pesan menos que la pila prismática o cilíndrica equivalente. La densidad de energía de las pilas planas es mayor que la de las pilas de otras formas, pero es mucho más difícil fabricar pilas apiladas, por lo que se pone a prueba la técnica de producción del fabricante de pilas.
- Uniformidad y consistencia
Toda la línea de pilas de bolsa de Grepow se fabrica con equipos automáticos, y luego se comprueba manualmente para garantizar que la calidad de cada pila esté a la altura, lo que elimina el error humano en las pilas hechas a mano, y permite que cada pila tenga uniformidad y consistencia.
- Incluido BMS inteligente
Una de las otras ventajas de utilizar pilas de bolsa para aplicaciones más pequeñas es el hecho de que Grepow puede suministrar un BMS (Sistema de Gestión de Baterías) con el pack para equilibrar las pilas y protegerlas de la sobrecarga y la sobredescarga.
Las baterías de tipo bolsa se aplican en diferentes áreas
En general, las baterías de tipo bolsa pueden aplicarse a todas las aplicaciones, dependiendo de su forma y de los requisitos de los parámetros.
No cabe duda de que las baterías de tipo bolsa tienen muchas ventajas en comparación con otros tipos de baterías, pero no son adecuadas para cualquier aplicación, al menos por ahora.
Tesla con la célula cilíndrica 18650
La célula cilíndrica sigue siendo el tipo más común que podemos ver, como en la industria del automóvil, Tesla y BYD siguen utilizando la batería cilíndrica 18650. En comparación con la bolsa o las células prismáticas, las células cilíndricas como la 18650 se pueden producir más rápidamente; así que más kWh de célula producida por hora debido a su configuración – otra razón para un menor costo por kWh.
Otra ventaja de las pilas cilíndricas sobre las planas (por ejemplo, las de bolsa, las prismáticas) es que sus electrodos están enrollados de forma uniforme y ajustada y encerrados en una carcasa metálica. Esto minimiza que el material de los electrodos se rompa a causa de las vibraciones mecánicas, los ciclos térmicos de carga y descarga, y la expansión mecánica de los conductores de corriente dentro de la célula a causa de los ciclos térmicos.
Así que, con más de 7.000 «células 18650» en el pequeño paquete de energía de Tesla, se podría pensar que las posibilidades de una mala conexión en una de las más de 14.000 interfaces es bastante alta. No si se sueldan los terminales de las celdas entre sí con lengüetas de conexión.
Muchas celdas se conectan en serie para aumentar el voltaje; luego estas líneas en serie se conectan entre sí en paralelo para aumentar el amperaje. Así, si una célula se estropea, su impacto en todo el pack es bajo. Sin embargo, cuando las células prismáticas grandes se estropean, puede significar que un porcentaje significativo del pack de energía está en problemas.
Tendencias de la célula de bolsa
Sin embargo, no hay duda de que la tendencia del mercado es el aumento de la utilización de las células de bolsa, debido a su mayor flexibilidad de factor de forma y la capacidad de producir productos de aspecto elegante. La ventaja de la baja resistencia interna también es más atractiva, y la mayor duración de las pilas también reduce el coste adicional que supone para los clientes la sustitución de las pilas/productos. Nuestros clientes pueden utilizar esto como un gran punto de venta para atraer a nuevos usuarios, lo que es perfecto para los productos 3C como dispositivos portátiles, teléfonos inteligentes, altavoces, etc.
Las ventajas de las baterías de paquete blando en términos de seguridad y densidad de energía también han recibido una atención creciente. Desde la perspectiva de la capacidad de las nuevas baterías de energía este año, las baterías de paquete blando representaron el 30%. La tasa de penetración de las futuras baterías de paquete blando en el campo de los vehículos de nueva energía aumentará gradualmente.
Desde el punto de vista de los costes, la mayor parte de las áreas de producción de película de aluminio-plástico se importan de Japón y Corea del Sur, la proporción de fabricación china es inferior al 10%, lo que dificulta la reducción del coste de fabricación de las baterías de celdas de bolsa.
En la actualidad, la tecnología de película de aluminio-plástico de Japón se encuentra, de hecho, a la cabeza del mundo. Después de obtener la línea de producción pertinente y la patente a través de la adquisición, el coste de la película de plástico de aluminio puede reducirse entre un 20% y un 30%, lo que reduce el coste de la batería de células de bolsa y satisface la demanda de una producción más masiva.
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