Η "διαμάχη μορφής" των κυττάρων της μπαταρίας λιθίου δεν σταμάτησε ποτέ - τα κυλινδρικά κύτταρα καταλαμβάνουν το ήμισυ της αγοράς ηλεκτρονικών ειδών κατανάλωσης με μοντέλα όπως το 18650 και το 21700, ενώ τα τετραγωνικά κύτταρα έχουν γίνει το mainstream μπαταριών ισχύος λόγω της υψηλής ολοκλήρωσής τους. Η τεχνολογική εξέλιξη των δύο μορφών είναι ουσιαστικά μια ακριβής απάντηση στις ανάγκες των διαφορετικών σεναρίων.
1 κυλινδρικά κύτταρα μπαταρίας: εγγενή πλεονεκτήματα της τυποποίησης και της διάχυσης θερμότητας
Η βασική ανταγωνιστικότητα των κυλινδρικών κυττάρων μπαταρίας βρίσκεται σε υψηλή τυποποίηση. Το τυπικό μέγεθος των κυττάρων μπαταρίας 18650 με διάμετρο 18 mm και μήκος 65 mm καθιστά εύκολη την αυτοματοποιημένη απόδοση παραγωγής να υπερβαίνει το 95%και η ημερήσια παραγωγική ικανότητα μιας ενιαίας γραμμής παραγωγής μπορεί να φτάσει τα 500000 τεμάχια. Το 4680 Cell της Tesla έχει αυξήσει την ενεργειακή του πυκνότητα κατά 5 φορές αυξάνοντας τη διάμετρο του σε 46mm. Ταυτόχρονα, υιοθετεί ένα σκόπιμο σχεδιασμό αυτιών, το οποίο μειώνει την τρέχουσα διαδρομή και μειώνει την παραγωγή θερμότητας κατά 40%. Σε συνδυασμό με την πλάκα του πυθμένα με νερό, μπορεί να υποστηρίξει τη φόρτιση 5C Ultra Ultra (πλήρως φορτισμένη σε 12 λεπτά).
Η ομοιόμορφη διάχυση της θερμότητας που φέρει η κυκλική δομή είναι ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα. Σε φορητούς υπολογιστές, η διαφορά θερμοκρασίας των πολλαπλών σειρών παράλληλων πακέτων κυλινδρικών μπαταριών μπορεί να ελεγχθεί εντός 3 βαθμών, πολύ χαμηλότερο από το 5 βαθμό τετραγωνικών κυττάρων. Ένα συγκεκριμένο παιχνίδι χρησιμοποιήθηκε αρχικά 21700 κυλινδρικά κύτταρα μπαταρίας. Μετά από να τρέξει σε πλήρες φορτίο για 4 διαδοχικές ώρες, η θερμοκρασία της μπαταρίας έφθασε το μέγιστο 42 μοίρες, ενώ το ίδιο μοντέλο διαμόρφωσης χρησιμοποιώντας τετραγωνικά κύτταρα μπαταρίας έφθασε 48 μοίρες. Στο πεδίο των ηλεκτρικών εργαλείων, τα κυλινδρικά κύτταρα έχουν καλύτερη απόδοση κατά των κραδασμών. Μετά από δοκιμή κραδασμών επιτάχυνσης 10G, το ποσοστό εξασθένησης της χωρητικότητας είναι 15% χαμηλότερο από αυτό των τετραγωνικών κυττάρων, καθιστώντας τα την προτιμώμενη επιλογή για ασκήσεις κρούσης και γωνιακές αλέσεις.
Ο αρθρωτός συνδυασμός κυλινδρικών κυττάρων έχει υψηλή ευελιξία. Χρησιμοποιώντας διαφορετικές παράλληλες συνδέσεις σειράς, είναι δυνατόν να προσαρμοστεί γρήγορα στις απαιτήσεις τάσης που κυμαίνονται από 1,5V έως 1000V. Ένα συγκεκριμένο υπαίθριο εμπορικό σήμα χρησιμοποιεί 18650 κύτταρα μπαταριών και ξεκινά μια σειρά προϊόντων με χωρητικότητες που κυμαίνονται από 500Wh έως 3000Wh μέσω ενός συνδυασμού "δομικού στοιχείου". Ο κύκλος έρευνας και ανάπτυξης μειώθηκε σε 3 μήνες, εξοικονομώντας το 50% του χρόνου σε σύγκριση με τα τετραγωνικά διαλύματα κυττάρων μπαταριών.
2 τετραγωνικά κύτταρα μπαταρίας: Πλεονεκτήματα της χρήσης και προσαρμογής του χώρου
Τα τετράγωνα κύτταρα μπαταριών υπερέχουν στις δυνατότητες αξιοποίησης και προσαρμογής χώρου. Ρυθμίζοντας τις διαστάσεις του μήκους, του πλάτους και του ύψους, τα τετράγωνα κύτταρα μπαταρίας μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικές κοιλότητες συσκευών. Ένα προσαρμοσμένο τετραγωνικό κελί μπαταρίας από έναν συγκεκριμένο κατασκευαστή κινητών τηλεφώνων έχει πάχος μόνο 3,5 mm, μειώνοντας το βάρος του σώματος κατά 10% και αυξάνοντας την χωρητικότητα σε 5000mAh. Στο πεδίο των μπαταριών ισχύος, το άκαμπτο κέλυφος των τετραγωνικών κυττάρων μπορεί να αντέξει μεγαλύτερη συμπίεση και η πιθανότητα βραχυκυκλώματος στη δοκιμή διάτρησης βελόνας είναι 25% χαμηλότερη από αυτή των κυλινδρικών κυττάρων. Η μπαταρία της λεπίδας BYD επεκτείνει το μήκος των τετραγωνικών κυττάρων στα 1,2 μέτρα και μέσω της διάταξης συστοιχίας, ο ρυθμός χρήσης του όγκου αυξάνεται στο 60%, δηλαδή 20 ποσοστιαίες μονάδες υψηλότερη από τα παραδοσιακά τετραγωνικά κύτταρα.
Η διάδοση της τεχνολογίας πλαστικοποίησης έχει αναβαθμίσει περαιτέρω την απόδοση των τετραγωνικών κυττάρων μπαταρίας. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία περιέλιξης, ο ρυθμός χρησιμοποίησης των πλακών ηλεκτροδίων σε ελασματοποιημένα τετραγωνικά κύτταρα έχει αυξηθεί στο 95%και το σφάλμα συνέπειας της ικανότητας ελέγχεται εντός 2%. Η τεχνολογία CTP (μη μονάδα) της CATL ενσωματώνει τετραγωνικά κύτταρα απευθείας σε πακέτα μπαταριών, εξοικονομώντας 20% δομικών εξαρτημάτων και επιτυγχάνοντας ενεργειακή πυκνότητα 290WH/kg, η οποία είναι 10% υψηλότερη από το διάλυμα CTP για κυλινδρικά κύτταρα. Στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας, οι τετραγωνικές μπαταρίες έχουν πλεονέκτημα στη διάρκεια ζωής του μεγάλου κύκλου. Μια συγκεκριμένη μπαταρία φωσφορικού λιθίου 100AH τετραγωνικού λιθίου έχει ποσοστό συγκράτησης χωρητικότητας 80% μετά από 10000 κύκλους, δηλαδή 15 ποσοστιαίες μονάδες υψηλότερες από τις κυλινδρικές μπαταρίες της ίδιας προδιαγραφής.
3 Ενσωμάτωση και διαφοροποίηση: Η μελλοντική κατεύθυνση του τεχνολογικού χάρτη πορείας
Δύο μορφές κινούνται προς την "ολοκληρωμένη καινοτομία". Το κυλινδρικό κύτταρο της κυλινδρικής μπαταρίας υιοθετεί τη διαδικασία στοίβαξης του τετραγωνικού κυττάρου μπαταρίας και το κύτταρο μπαταρίας 4680 χρησιμοποιεί στοιβαγμένο περιέλιξη, με πρόσθετη αύξηση 10% στην ενεργειακή πυκνότητα. Έχει υιοθετηθεί η έννοια της τυποποίησης της εισαγωγής κυλινδρικών κυττάρων σε κύτταρα τετραγωνικής μπαταρίας. Τα κύτταρα μπαταρίας "τετραγωνικών κυλινδρικών" που ξεκίνησαν από την Κίνα καινοτομία Aviation διατηρούν το τετραγωνικό κέλυφος ενώ χρησιμοποιούν πυρήνες κυκλικού πόλου, εξισορρόπηση της διάχυσης θερμότητας και της αποδοτικότητας του χώρου. Στο πακέτο μπαταρίας των μοντέλων SUV, ο ρυθμός χρησιμοποίησης του όγκου έχει αυξηθεί κατά 5%.
Η διαφοροποίηση των σεναρίων καθίσταται όλο και πιο σαφής: σε τομείς όπως τα ηλεκτρονικά και τα ηλεκτρικά μέσα καταναλωτής που απαιτούν υψηλή τυποποίηση, οι κυλινδρικές μπαταρίες εξακολουθούν να είναι η προτιμώμενη επιλογή και 21700 μπαταρίες έχουν ήδη φτάσει σε μερίδιο αγοράς 70% σε ηλεκτρικά κλειδιά. Σε σενάρια υψηλής χωρητικότητας, όπως τα νέα ενεργειακά οχήματα και η αποθήκευση ενέργειας, τα τετραγωνικά κύτταρα κυριαρχούν με τα πλεονεκτήματα ενσωμάτωσής τους, αντιπροσωπεύοντας πάνω από το 60% των παγκόσμιων μπαταριών ισχύος. Στο μέλλον, με την ανάπτυξη της τεχνολογίας CTC (Cell Integrated Chassis), οι δύο μορφές μπορούν να διαφοροποιήσουν περαιτέρω τα κυλινδρικά κύτταρα που εξελίσσονται προς την μικροσκοπία υψηλής μεγέθυνσης και τα τετραγωνικά κύτταρα που διασπώνται προς τα αντίστοιχα και ολοκληρωμένα δομικά συστατικά, συνεχίζοντας τελικά να εμβαθύνουν την αντίστοιχη εμπειρία τους στα αντίστοιχα σενάρια τους.