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Dans le paysage en évolution rapide de la technologie des batteries, le choix entre différents types de batteries lithium-ion peut avoir un impact significatif sur les performances et l'application de divers appareils. ACELes cellules prismatiques et les cellules cylindriques offrent des avantages et des applications distincts. Examinons les principales différences entre ces deux types de cellules et explorons leurs implications potentielles.
Cellules prismatiques représentent une chimie enfermée dans un boîtier rigide, généralement de forme rectangulaire. Cette conception facilite l'empilement efficace de plusieurs cellules dans un module de batterie. Les cellules prismatiques sont disponibles en deux variantes : empilées ou enroulées et des feuilles d'électrodes aplaties (anode, séparateur, cathode). La conception des cellules prismatiques empilées permet de libérer plus d'énergie à la fois, améliorant ainsi les performances. En revanche, les cellules prismatiques aplaties offrent un meilleur stockage d'énergie, améliorant ainsi la durabilité.
Principalement utilisées dans les systèmes de stockage d'énergie et les véhicules électriques, les cellules prismatiques sont idéales pour les applications exigeant une capacité énergétique plus élevée. Leur taille plus grande les rend moins adaptées aux appareils compacts comme les téléphones portables ou les vélos électriques. Cependant, pour les applications à forte intensité énergétique, les cellules prismatiques s'avèrent être un choix fiable.
Cellules cylindriquesComme leur nom l'indique, les piles sont enfermées dans des boîtiers cylindriques rigides. Leur forme compacte et ronde facilite leur empilement dans des appareils de différentes tailles. Cette forme évite également le gonflement causé par l'accumulation de gaz à l'intérieur du boîtier, un phénomène qui peut compromettre d'autres formats de piles.
Une batterie lithium-ion cylindrique se caractérise par sa forme cylindrique, ce qui lui vaut le nom de « batterie lithium-ion cylindrique ». Ces batteries sont classées en fonction de leurs matériaux d'anode et comprennent des variantes telles que les oxydes de lithium-cobalt (LiCoO2), le lithium-manganèse (LiMn2O4), le lithium-nickel-manganèse-cobalt (LiNiMnCoO2 ou NMC), le lithium-aluminium-nickel-cobalt (LiNiCoAlO2 ou NCA), le lithium-fer-phosphate (LiFePO4) et le titanate de lithium (Li4Ti5O12).
Initialement popularisées dans les ordinateurs portables, les cellules cylindriques ont fait leurs preuves avec l'utilisation de Tesla dans les véhicules électriques. Ces cellules sont des composants essentiels des vélos électriques, des appareils médicaux et même des satellites, où leur forme unique assure une résistance aux variations de pression atmosphérique.
Les différences entre les cellules prismatiques et cylindriques vont au-delà de leurs formes. Les différences notables incluent la taille, le nombre de connexions électriques et la puissance de sortie.
Les cellules prismatiques sont nettement plus grandes que les cellules cylindriques et contiennent plus d'énergie par cellule. Par exemple, une seule cellule prismatique peut stocker autant d'énergie que 20 à 100 cellules cylindriques. La taille plus petite des cellules cylindriques les rend adaptées aux applications nécessitant une puissance plus faible, ce qui élargit leur champ d'utilisation. Les cellules cylindriques, comme leur nom l'indique, ont une forme cylindrique ressemblant aux piles AA traditionnelles. Les cellules prismatiques sont plus rectangulaires et plates, tandis que les cellules à poche sont flexibles et souvent enfermées dans une poche souple.
Le nombre de connexions électriques requises dans un pack de batteries est une autre différence cruciale. Ce facteur affecte directement la complexité et la fiabilité globales du système de batteries. Les cellules prismatiques, étant plus grandes et ayant une densité énergétique plus élevée, nécessitent moins de cellules pour atteindre une capacité énergétique spécifique par rapport aux cellules cylindriques. Cela signifie que les packs de batteries utilisant des cellules prismatiques ont moins de connexions électriques, ce qui entraîne potentiellement moins de points de défaillance pendant la fabrication et l'utilisation. D'autre part, les cellules cylindriques, en raison de leur taille plus petite, nécessitent plus de cellules pour atteindre la même capacité énergétique, ce qui entraîne un nombre de connexions plus élevé.
La puissance de sortie est un facteur critique pour diverses applications, des smartphones nécessitant une charge rapide aux véhicules électriques nécessitant une forte accélération. Les cellules cylindriques présentent souvent de meilleures capacités de sortie de puissance que les cellules prismatiques. Cet avantage provient de leur taille plus petite et de leur nombre plus élevé de connexions, ce qui permet une distribution de puissance plus distribuée. Par conséquent, les cellules cylindriques sont généralement choisies pour les applications à hautes performances comme les véhicules électriques et les outils électriques. Les cellules prismatiques, en revanche, sont préférées pour les applications à forte consommation d'énergie, où une distribution de puissance stable et soutenue est plus critique que des rafales instantanées.
L'évolution continue du secteur des véhicules électriques (VE) introduit un changement dynamique dans les préférences en matière de batteries. Bien que les cellules cylindriques dominent actuellement le secteur des VE, les cellules prismatiques présentent des raisons convaincantes de prendre potentiellement la tête du marché.
Les cellules prismatiques offrent des possibilités de réduction des coûts en simplifiant les étapes de fabrication. Leur conception plus grande permet la création de cellules plus grandes, minimisant ainsi le besoin de connexions électriques complexes pendant la production.
De plus, les cellules prismatiques s'adaptent bien à la chimie du lithium-phosphate de fer (LFP), tirant parti de matériaux abondants et rentables. Les batteries LFP s'appuient sur des ressources largement disponibles, contrairement à d'autres chimies reposant sur des éléments coûteux comme le nickel et le cobalt.
À mesure que l'adoption des cellules prismatiques LFP gagne du terrain, des changements notables se produisent. Les fabricants asiatiques de véhicules électriques intègrent des batteries LiFePO4 dans des formats prismatiques, tandis que Tesla introduit des batteries prismatiques fabriquées en Chine pour des modèles de voitures spécifiques.
Cependant, la chimie LFP présente des limites, notamment une densité énergétique inférieure à celle des autres chimies, ce qui la rend inadaptée aux véhicules hautes performances. Les systèmes de gestion de batterie rencontrent également des difficultés pour prédire les niveaux de charge des cellules LFP.
Voici une comparaison côte à côte pour vous aider à comprendre en quoi ces deux types de cellules diffèrent :
Facteur | Cellules prismatiques | Cellules cylindriques |
Forme | Rectangulaire, compact | Cylindrique, tailles uniformes |
Densité énergétique | Plus élevé par cellule | Inférieur par cellule |
Gestion thermique | Moins efficace, peut nécessiter des systèmes de refroidissement supplémentaires | Excellent grâce à sa conception cylindrique |
Durabilité | Durable avec moins de connexions | Très durable, résistant aux chocs |
Applications | Véhicules électriques, systèmes de stockage d'énergie | Outils électriques, ordinateurs portables, vélos électriques |
Le meilleur type de cellule dépend de vos besoins spécifiques :
Le choix entre les cellules prismatiques et cylindriques va au-delà de la forme. Les considérations englobent la taille, les connexions et la puissance de sortie, en fonction des applications distinctes et des tendances futures de la technologie des batteries. Alors que la quête de solutions énergétiques plus efficaces et plus durables se poursuit, la concurrence entre ces deux types de cellules fait progresser l'évolution des innovations alimentées par batterie. Par coïncidence, ACE propose des piles prismatiques et cylindriques. Si vous êtes intéressé, vous pouvez les essayer.
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