ישנם שלושה סוגים עיקריים שלבטריות ליתיום(לי-יון): תאים גליליים, תאים מנסרים ותאי כיס.בתעשיית ה-EV, ההתפתחויות המבטיחות ביותר סובבות סביב תאים גליליים ומנסרים.בעוד שפורמט הסוללה הגלילית היה הפופולרי ביותר בשנים האחרונות, מספר גורמים מצביעים על כך שתאים מנסרים עשויים להשתלט.

מה הםתאים מנסרים

אתא מנסרתיהוא תא שהכימיה שלו סגורה במעטפת קשיחה.צורתו המלבנית מאפשרת ערימה יעילה של מספר יחידות במודול סוללה.ישנם שני סוגים של תאים מנסרים: יריעות האלקטרודה בתוך המעטפת (אנודה, מפריד, קתודה) מוערמות או מגולגלות ומשטחות.

עבור אותו נפח, תאים מנסרים מוערמים יכולים לשחרר יותר אנרגיה בבת אחת, להציע ביצועים טובים יותר, בעוד שתאים מנסרים שטוחים מכילים יותר אנרגיה, ומציעים יותר עמידות.

תאים מנסרים משמשים בעיקר במערכות אחסון אנרגיה ובכלי רכב חשמליים.הגודל הגדול יותר שלהם הופך אותם למועמדים גרועים למכשירים קטנים יותר כמו אופניים חשמליים וטלפונים סלולריים.לכן, הם מתאימים יותר ליישומים עתירי אנרגיה.

מהם תאים גליליים

אתא גליליהוא תא סגור בפחית גלילית קשיחה.תאים גליליים קטנים ועגולים, מה שמאפשר לערום אותם במכשירים בכל הגדלים.בניגוד לפורמטים אחרים של סוללות, צורתן מונעת התנפחות, תופעה לא רצויה בסוללות שבהן מצטברים גזים במעטפת.

תאים גליליים שימשו לראשונה במחשבים ניידים, שהכילו בין שלושה לתשעה תאים.לאחר מכן הם צברו פופולריות כאשר טסלה השתמשה בהם בכלי הרכב החשמליים הראשונים שלה (הרודסטר והדגם S), שהכילו בין 6,000 ל-9,000 תאים.

תאים גליליים משמשים גם באופניים חשמליים, מכשירים רפואיים ולוויינים.הם חיוניים גם בחקר החלל בגלל צורתם;פורמטים אחרים של תאים יעוותו על ידי הלחץ האטמוספרי.הרובר האחרון שנשלח למאדים, למשל, פועל באמצעות תאים גליליים.מכוניות המירוץ החשמליות בעלות הביצועים הגבוהים של פורמולה E משתמשות באותם תאים בדיוק כמו הרובר בסוללה שלהם.

ההבדלים העיקריים בין תאים מנסרים וגליליים

צורה היא לא הדבר היחיד שמבדיל בין תאים מנסרים וגליליים.הבדלים חשובים נוספים כוללים את גודלם, מספר החיבורים החשמליים ותפוקת הכוח שלהם.

גודל

תאים פריזמטיים גדולים בהרבה מתאי גליליים ולכן מכילים יותר אנרגיה לתא.כדי לתת מושג גס על ההבדל, תא פריזמטי בודד יכול להכיל את אותה כמות אנרגיה כמו 20 עד 100 תאים גליליים.הגודל הקטן יותר של תאים גליליים אומר שהם יכולים לשמש עבור יישומים הדורשים פחות כוח.כתוצאה מכך, הם משמשים למגוון רחב יותר של יישומים.

חיבורים

מכיוון שתאים מנסרים גדולים יותר מאשר תאים גליליים, יש צורך בפחות תאים כדי להשיג את אותה כמות אנרגיה.המשמעות היא שבאותו נפח, לסוללות המשתמשות בתאים מנסרים יש פחות חיבורים חשמליים שצריך לרתך.זהו יתרון מרכזי עבור תאים מנסרים מכיוון שיש פחות הזדמנויות לייצור פגמים.

כּוֹחַ

תאים גליליים עשויים לאגור פחות אנרגיה מאשר תאים מנסרים, אבל יש להם יותר כוח.המשמעות היא שתאים גליליים יכולים לפרוק את האנרגיה שלהם מהר יותר מאשר תאים מנסרים.הסיבה היא שיש להם יותר חיבורים לכל אמפר-שעה (Ah).כתוצאה מכך, תאים גליליים הם אידיאליים עבור יישומים בעלי ביצועים גבוהים ואילו תאים מנסרים הם אידיאליים לייעל את יעילות האנרגיה.

דוגמה ליישומי סוללה בעלי ביצועים גבוהים כוללים מכוניות מרוץ פורמולה E ומסוק Ingenuity על מאדים.שניהם דורשים ביצועים קיצוניים בסביבות קיצוניות.

מדוע ייתכן שתאים מנסרים משתלטים

תעשיית EV מתפתחת במהירות, ולא בטוח אם תאים מנסרים או תאים גליליים ינצחו.נכון לעכשיו, תאים גליליים נפוצים יותר בתעשיית ה-EV, אבל יש סיבות לחשוב שתאים מנסרים יצברו פופולריות.

ראשית, תאים מנסרים מציעים הזדמנות להוזיל עלויות על ידי הפחתת מספר שלבי הייצור.הפורמט שלהם מאפשר לייצר תאים גדולים יותר, מה שמפחית את מספר החיבורים החשמליים שיש לנקות ולרתך.

סוללות פריזמטיות הן גם הפורמט האידיאלי לכימיה של ליתיום-ברזל פוספט (LFP), שילוב של חומרים זולים ונגישים יותר.שלא כמו כימיה אחרת, סוללות LFP משתמשות במשאבים שנמצאים בכל מקום על פני כדור הארץ.הם אינם דורשים חומרים נדירים ויקרים כמו ניקל וקובלט המניעים את העלות של סוגי תאים אחרים כלפי מעלה.

ישנם אותות חזקים לכך שתאים מנסרים מסוג LFP צצים.באסיה, יצרני EV כבר משתמשים בסוללות LiFePO4, סוג של סוללת LFP בפורמט מנסרתי.טסלה גם הצהירה כי היא החלה להשתמש בסוללות פריזמטיות המיוצרות בסין עבור גרסאות הטווח הסטנדרטיות של המכוניות שלה.

עם זאת, לכימיה של LFP יש חסרונות חשובים.ראשית, הוא מכיל פחות אנרגיה מאשר כימיקלים אחרים הנמצאים בשימוש כיום, וככזה, לא ניתן להשתמש בו עבור כלי רכב בעלי ביצועים גבוהים כמו מכוניות חשמליות של פורמולה 1.בנוסף, מערכות ניהול הסוללה (BMS) מתקשות לחזות את רמת הטעינה של הסוללה.

אתה יכול לצפות בסרטון זה כדי ללמוד עוד עלLFPכימיה ומדוע היא צוברת פופולריות.