Was ist eine zylindrische Lithium-Ionen-Batterie?

Der zylindrische lithium-ionen-akku ist ein wiederaufladbarer Akku, der sich durch seine zylindrische Form auszeichnet. Es handelt sich um ein Design für Lithium-Ionen-Batterien, das weltweit weit verbreitet und verbreitet ist. Die zylindrische Lithium-Ionen-Batterie besteht aus einzelnen oder mehreren Zellen, die zylindrisch verbunden oder parallel gestapelt sind. Es soll die gewünschte Kapazität und Spannung bereitstellen. Die 18650-Zelle ist die beliebteste und bekannteste zylindrische Lithium-Ionen-Batterie. Die 18650-Zellen sind nach ihren Abmessungen benannt, etwa 65 Millimeter lang und 18 Millimeter im Durchmesser. Weitere Größen sind erhältlich, darunter die Zellen 21700 und 26650 mit unterschiedlichen Längen und Durchmessern.

Zylindrische Lithium-Ionen-Batterien werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Elektrowerkzeugen, tragbaren Elektronikgeräten, Energiespeichersystemen und Elektrofahrzeugen. Sie bieten einige Vorteile, wie z. B. eine lange Lebensdauer, eine gute Entladeleistung und eine hohe Energiedichte. Sie sind eine gute Ergänzung und Option für Hochleistungsanwendungen, die schnelle Lade- und Entladeraten erfordern, da ihre zylindrische Form Raum für eine effiziente Wärmeableitung bietet.

Während zylindrische Lithium-Ionen-Batterien üblich und weit verbreitet sind, sind auch andere Batterieformfaktoren wie Beutel- und prismatische Zellen erhältlich. Auch diese haben ihre jeweiligen Vor- und Nachteile und Anwendungen.

Was bedeutet eine zylindrische Lithium-Ionen-Batterie?

Es handelt sich um eine wiederaufladbare Batterieart, die sich durch ihre zylindrische Form auszeichnet und auf der Lithium-Ionen-Technologie basiert. Es besteht aus einer oder mehreren einzelnen miteinander verbundenen zylindrischen Zellen, um die Bereitstellung der gewünschten Kapazität und Spannung sicherzustellen. Bei der Herstellung der Grundstruktur einer zylindrischen Lithium-Ionen-Batterie werden mehrere Komponenten verwendet, darunter:

1.Elektrode – Die Lithium-Ionen-Batterie verfügt über zwei Elektroden, die Anode und Kathode genannt werden, die die negative und die positive Elektrode sind. Die Kathode besteht aus Lithiumverbindungen wie lithiummanganoxid (LiMn2O4), Lithiumkobaltoxid (LiCoO2) oder Lithiumeisenphosphat (LiFePO4). Die Anode hingegen besteht aus Graphit. Die Materialien ermöglichen eine reversible Interkalation (Einfügung und Extraktion) von Lithium-Ionen während des Ladens und Entladens.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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2.Elektrolyt – ein chemisches Medium, das die Bewegung von Lithiumionen zwischen den positiven und negativen Elektroden während des Batteriebetriebs erleichtert. Der Elektrolyt trennt die Elektroden. Normalerweise ist der Elektrolyt ein Lithiumsalz, das in einem organischen Lösungsmittel gelöst ist. Zur Verbesserung der Energiedichte und der Sicherheitsvorkehrungen sind die Entwicklung und Produktion von Festkörperelektrolyten im Gange.

3.Separator – Dies ist eine dünne poröse Membran zwischen Anode und Kathode, um Kurzschlüsse und direkten Kontakt zu verhindern. Der Separator verhindert die Vermischung der negativen und positiven Materialien und ermöglicht gleichzeitig den Durchtritt von Lithiumionen.

4. Zylindrische Hülle – eine zylindrische Metallhülle, die normalerweise aus Aluminium oder Stahl besteht, umschließt die gesamte Zelle. Die Hülle bietet mechanischen Schutz und fungiert als Außengehäuse für die Batterie. Die Hülle ist an einem Ende offen, um das Einsetzen der Elektrodenbaugruppe zu ermöglichen und durch Abdichtung Leckagen zu verhindern.

Während des Ladevorgangs wandern Lithiumionen von der Kathode zur Anode, wo sie gespeichert werden. Beim Entladen wandern die Ionen von der Anode zurück zur Kathode und erzeugen dabei einen elektrischen Strom, der zur Stromversorgung verschiedener Systeme und Geräte verwendet wird.

Was ist der zylindrische Lithium-Ionen-Batterietyp?

Die spezifischen Materialien beim Bau der zylindrischen Lithium-Ionen-Batterien unterscheiden die vorgestellten Typen. Zu den gebräuchlichen Typen gehören:

1.Lithium-Mangan-Oxid (LiMn2O4) – zylindrische Lithium-Ionen-Batterien aus Manganoxid-Kathoden sorgen für ein Gleichgewicht zwischen Sicherheit, Leistungsabgabe und Energiedichte. LMO-Batterien werden häufig in medizinischen Geräten, Elektrofahrrädern und Elektrowerkzeugen verwendet. Im Vergleich zu LCO-Batterien weisen diese eine bessere thermische Stabilität auf und sind weniger anfällig für thermisches Durchgehen.

2.Lithiumkobaltoxid (LiCoO2) – das von diesem Typ verwendete Kathodenmaterial ist Lithiumkobaltoxid. Sie sind dafür bekannt, dass sie aufgrund ihrer hohen Energiedichte eine enorme Energiespeicherkapazität bieten. Sie kommen häufig in Digitalkameras und tragbaren Elektronikgeräten wie Smartphones und Laptops vor.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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3.Lithiumeisenphosphat (LFP) – die hier verwendete Kathode ist Lithiumeisenphosphat. Die Hauptmerkmale, die es auszeichnen, sind erhöhte Sicherheit, lange Lebensdauer und hochwertige thermische Stabilität. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die Sicherheit und Langlebigkeit erfordern, in Speichersystemen für erneuerbare Energien und in Elektrofahrzeugen.

4.Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) – Die NMC-Kathodenbatterien verfügen über ein ausgewogenes Verhältnis von Leistungsfähigkeit und Energiedichte. Sie kommen häufig in Energiespeichersystemen und Hybrid-Elektrofahrzeugen vor.

5.Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA) – zylindrische Lithium-Ionen-Batterien mit NCA-Kathoden bieten eine hohe Leistungsabgabe und Energiedichte. Sie werden in Hochleistungsanwendungen wie Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt.

Jeder verfügbare Typ zylindrischer Lithium-Ionen-Batterien weist Einschränkungen und Vorteile auf, sodass sie sich je nach Sicherheitsaspekten, Leistungsabgabe und Energiedichteanforderungen für verschiedene Anwendungen eignen.

Prismatische Batterie vs. Lithium-Ionen

Beim Vergleich ist zu beachten, dass es sich bei prismatischen Batterien um eine Art Lithium-Ionen-Batterie handelt, da innerhalb der Familie der Lithium-Ionen-Batterien unterschiedliche Designs und Formfaktoren vorliegen.

1. Form und Design; Prismatische Batterien ähneln einem dünnen, flachen Beutel mit quadratischer oder rechteckiger Form. Sie bestehen aus gestapelten Schichten von Separatoren und Elektroden, die in einem flexiblen Gehäuse oder Beutel aus Kunststoff oder Aluminium eingeschlossen sind.

Zylindrische Lithium-Ionen-Batterien sind zylindrisch und bestehen aus einer oder mehreren zylindrischen Zellen. Das Gehäuse ist metallisch, entweder aus Stahl oder Aluminium.

2. Energiedichte; Prismatische Batterien haben eine höhere Energiedichte. Ihre Form ermöglicht eine effizientere Verpackung und Raumnutzung.

Zylindrische Lithium-Ionen-Batterie – die Energiedichte ist geringer, aber immer noch weit verbreitet.

3. Die Ausgangsleistung prismatischer Batterien ist geringer und möglicherweise nicht für Anwendungen geeignet, die ein schnelles Laden und Entladen erfordern.

Zylindrische Lithium-Ionen-Batterien verfügen über eine hervorragende Leistungsabgabefähigkeit. Sie werden häufig in Hochleistungsanwendungen eingesetzt, da sie höhere Stromlasten bewältigen können.

4. Sicherheit; Prismatische Batterien haben ein steiferes Design, das das Risiko von Schwellungen und Ausdehnungen verringert und so für mehr Sicherheit sorgt.

Bei zylindrischen Lithium-Ionen-Batterien besteht ein etwas höheres Risiko für thermisches Durchgehen und Aufquellen als bei prismatischen Batterien.

5. Bewerbungen; Prismatische Batterien werden häufig in kompakten und schlanken Geräten wie Smartphones verwendet, bei denen ein schlanker Formfaktor und Platzeffizienz entscheidend sind.

Zylindrische Lithium-Ionen-Batterien werden in größeren tragbaren Elektronikgeräten und Elektrofahrzeugen verwendet.

Abschluss

Die zylindrische Lithium-Ionen-Batterie ist eine Art wiederaufladbare Batterie, die sich durch ihre zylindrische Form auszeichnet und in verschiedenen Ausführungen hergestellt wird. Die verwendeten Komponenten unterscheiden die Art des Batterietyps. Die prismatischen und zylindrischen Batterietypen haben Vor- und Nachteile und die Wahl hängt von den Anforderungen der Anwendungen ab.