Gelöst! Verstehen Sie die Unterschiede zwischen prismatischen und zylindrischen LiFePO4-Batterien

Elektronik und andere Anwendungen gibt es in vielen Formen. Sie funktionieren mit Batteriezellen, die ebenfalls in verschiedenen Formen erhältlich sind, um ihrer Anwendung und den Energieanforderungen gerecht zu werden.

Lithiumbatterien gibt es in drei Bauformen: zylindrisch, prismatisch und Beutelform. Die ersten beiden, zylindrische und prismatische Zellen, bestehen in der Regel aus Stahl- und Aluminiumgehäusen. Sie bieten spezifische Eigenschaften, entweder für die Massenproduktion oder für einen höheren Kapazitätsbereich.

Wir werden die Hauptmerkmale, ihre Unterschiede und warum der eine den anderen verdrängt, betrachten. 

Was sind LiFePO4-Prismatische Batterien?

Dieser Batterietyp hat eine prismatische Form. Die Chemie der prismatischen Batterie ist in einem starren Gehäuse eingeschlossen. Da sie rechteckig ist, ermöglicht sie eine effiziente Stapelung mehrerer Einheiten in einer Batterieeinheit.

Diese Batterietyp wird hauptsächlich in Energiespeichersystemen und Elektrofahrzeugen verwendet. Da ihre Größe größer ist als bei anderen Batterietypen, sind sie ungeeignet für Geräte wie E-Bikes oder Handys. Deshalb eignen sie sich besser für energieintensive Anwendungen.

Die prismatische Batteriefom ist eine relativ neue Art. Es wird gesagt, dass sie eine Produktentwicklung der Elektrofahrzeugindustrie ist.

Aufgrund ihrer charakteristischen Bauweise sind prismatische Metallbatterien tendenziell schlanker, effizienter und lassen sich leicht zu vier Zellen verbinden, um ein 12V-Batteriepaket zu erstellen.

Was sind LiFePO4-Zylindrische Batterien?

Zylindrische Zellen sehen auch so aus, wie ihr Name vermuten lässt. Sie werden im Alltag und für verschiedene Anwendungen häufig verwendet. Sie sind besser für die Massenproduktion geeignet und daher kostengünstiger. Sie bewältigen den Innendruck sehr gut. Außerdem, ähnlich wie bei der Reihenschaltung oder Parallelschaltung (mehr dazu lesen hier), kann die Batterie weiterarbeiten, wenn eine Zelle ausfällt.

Sie nehmen mehr Platz ein und werden schneller beeinträchtigt, wenn sie Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Aufgrund ihrer Bauweise haben die Zellen Raum und Luft um sich herum, was ein schnelles Erhitzen oder Einfrieren erleichtert. Sie werden üblicherweise in tragbaren Computerbatterien und sogar in Elektrofahrzeugen eingesetzt.

Unterschied zwischen zylindrischen und prismatischen LiFePO4-Zellen

Sowohl Batterien als auch ihre Zellen haben charakteristische Formen und können verschiedene Geräte aufnehmen. Werfen wir einen Blick auf ihre Hauptunterschiede.

Platznutzung

Einer der Hauptunterschiede liegt in ihrem Design. Die prismatische Batterie hat eine quadratische Form, die es ermöglicht, die Zellen dicht ohne Zwischenräume anzuordnen. Leider entstehen bei zylindrischen Zellen aufgrund ihrer Form unvermeidlich Zwischenräume.

Der Inhalt prismatischer Zellen ist zu Schichten gepresst, was ihre prismatische Form ergibt. Dadurch wird Platz gespart. Im Gegensatz dazu ist die runde Form zylindrischer Zellen auf mechanische Stabilität und eine gleichmäßige Verteilung des Elektrolyten zurückzuführen.

Lebensdauer

Prismatische Zellen haben eine Lebensdauer von durchschnittlich etwa 2000 Zyklen. Im Gegensatz dazu liegen zylindrische Zellen zwischen 300 und 500 Zyklen. Prismatische Zellen bieten eine ausgezeichnete Lebensdauer, selbst unter hohen und variablen Lasten. Dies ergibt eine bis zu viermal längere Lebensdauer als bei zylindrischen Zellen.

Gewicht

Zylindrische Batterien sind in starren Stahlzylindern untergebracht. Deshalb sind sie schwerer. Im Gegensatz dazu sind prismatische Zellen größer und unterscheiden sich im Gewicht nicht wesentlich von zylindrischen Zellen. 

Herstellungskosten

Wenn wir über die Herstellung von Batterien sprechen, sind zylindrische einfacher herzustellen. Dies liegt daran, dass die Technologie dafür seit Generationen existiert. Daher sind die Kosten für diese Typen günstiger.

Im Gegensatz dazu sind prismatische Zellen teurer in der Herstellung. Es gibt Einschränkungen in der Verarbeitungstechnologie und keine einheitlichen standardisierten Produktionsspezifikationen. 

Eine zusätzliche Anmerkung ist, dass die Chemie jeder Batterie ebenfalls die Kosten beeinflusst. Lithiumbatterien haben in einigen Fällen erhöhte Kosten aufgrund der erforderlichen Tests und Zertifizierungen.

Schadenskosten

Bei prismatischen Zellen entstehen hohe Schadenskosten, da jede Beschädigung der Zellen direkte Auswirkungen auf das gesamte Batteriepacks hat. Im Gegensatz zu zylindrischen Zellen: Wenn eine Zelle beschädigt ist, gefährdet dies nicht das gesamte Batteriepacks.

Es sollte auch beachtet werden, dass die Zellen, aus denen die Batterie besteht, nach strengen ISO-Standards geprüft werden müssen. Wenn Batterien mit billigeren Zellen oder unter weniger strengen Bedingungen gebaut werden, kann ein Staubkorn zu einem hochwiderstandsfähigen Punkt werden und die Batterie erhitzen. Dies kann dazu führen, dass eine Zelle oder die gesamte Batterie ausfällt.

Energiedichte

Wie die Zellen verbunden sind, ist ebenfalls ein entscheidender Punkt, der Ihre Entscheidung beeinflussen wird. Die Energiedichte prismatischer Zellen ist theoretisch höher als die von zylindrischen. Prismatische Batterien verwenden keine hochfesten Edelstahlgehäuse wie zylindrische Batterien. Daher setzen mehr Elektrofahrzeuge auf prismatische Batterien.

Wärmeableitung

Die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf Batterien und Zellen. Da prismatische Batterien ihre Zellen „sandwichartig“ anordnen, ist es für sie schwieriger, die entstehende Wärme zu belüften und abzuleiten. Im Gegensatz dazu haben zylindrische Zellen einen Abstand zwischen den einzelnen Zellen. Dieser Abstand bietet zwar Vorteile bei der Wärmeableitung, kann sich bei Frosttemperaturen jedoch auch schneller aufbauen.

Warum prismatische Zellen möglicherweise die Oberhand gewinnen

Lithiumbatterien haben in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Es ist noch nicht entschieden, ob prismatische oder zylindrische Zellen sich durchsetzen werden. Derzeit sind zylindrische Zellen weiter verbreitet. Dennoch gibt es einige Gründe zu glauben, dass prismatische Zellen an Beliebtheit gegenüber zylindrischen gewinnen werden.

Erstens senken sie die Herstellungskosten. Prismatische Zellen reduzieren die Anzahl der Herstellungsschritte. Ihr Format ermöglicht die Produktion größerer Zellen, wodurch die Anzahl der elektrischen Verbindungen verringert wird.

Prismatische Batterien sind auch ideal für die LiFePO4-Chemie. Mehr über LiFePO4 können Sie hier lesen. Das Hauptmerkmal dieser Batterien ist jedoch, dass sie umweltfreundlicher sind. Die von den Unternehmen verwendeten Ressourcen sind weltweit verbreitet. Im Gegensatz zu Nickel und Kobalt, bei deren Gewinnung in manchen Fällen Sklaverei involviert ist.

Abschließende Gedanken

Sowohl zylindrische als auch prismatische LiFePO4-Batterien haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Außerdem besitzen sie charakteristische Merkmale – von der Herstellung bis zur Leistung. Die Art der LiFePO4-Batterie hängt vollständig von Ihrer Anwendung ab. Dennoch werden prismatische Zellen zunehmend verwendet. Sogar Tesla begann, LiFePO4-Zellen in prismatischer Form anzupassen.

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer Batterie für eines Ihrer Geräte die unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen Zelltypen. Zusätzlich können Sie auch alle unsere anderen Ressourcen zu diesem Thema prüfen. Goldenmate LiFePO4-Batterien.