Hay tres tipos principales debaterías de iones de litio(Li-ion): células cilíndricas, células prismáticas y células de bolsa.En la industria de los vehículos eléctricos, los desarrollos más prometedores giran en torno a células cilíndricas y prismáticas.Si bien el formato de batería cilíndrica ha sido el más popular en los últimos años, varios factores sugieren que las celdas prismáticas pueden tomar el relevo.

Cuáles sonCélulas prismáticas

Acelda prismáticaEs una célula cuya química está encerrada en una carcasa rígida.Su forma rectangular permite apilar eficientemente múltiples unidades en un módulo de batería.Hay dos tipos de celdas prismáticas: las láminas de electrodos dentro de la carcasa (ánodo, separador, cátodo) están apiladas o enrolladas y aplanadas.

Para el mismo volumen, las celdas prismáticas apiladas pueden liberar más energía a la vez, lo que ofrece un mejor rendimiento, mientras que las celdas prismáticas aplanadas contienen más energía y ofrecen más durabilidad.

Las células prismáticas se utilizan principalmente en sistemas de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos.Su mayor tamaño los convierte en malos candidatos para dispositivos más pequeños como bicicletas eléctricas y teléfonos móviles.Por lo tanto, son más adecuados para aplicaciones que consumen mucha energía.

¿Qué son las células cilíndricas?

Acelda cilíndricaEs una celda encerrada en una lata cilíndrica rígida.Las celdas cilíndricas son pequeñas y redondas, lo que permite apilarlas en dispositivos de todos los tamaños.A diferencia de otros formatos de baterías, su forma evita el hinchamiento, fenómeno no deseado en las baterías donde se acumulan gases en la carcasa.

Las celdas cilíndricas se utilizaron por primera vez en computadoras portátiles, que contenían entre tres y nueve celdas.Luego ganaron popularidad cuando Tesla los utilizó en sus primeros vehículos eléctricos (el Roadster y el Model S), que contenían entre 6.000 y 9.000 celdas.

Las células cilíndricas también se utilizan en bicicletas eléctricas, dispositivos médicos y satélites.También son imprescindibles en la exploración espacial por su forma;otros formatos de celda se deformarían por la presión atmosférica.El último rover enviado a Marte, por ejemplo, funciona con células cilíndricas.Los autos de carreras eléctricos de alto rendimiento de Fórmula E utilizan exactamente las mismas celdas que el rover en su batería.

Las principales diferencias entre celdas prismáticas y cilíndricas

La forma no es lo único que diferencia las células prismáticas de las cilíndricas.Otras diferencias importantes incluyen su tamaño, el número de conexiones eléctricas y su potencia de salida.

Tamaño

Las células prismáticas son mucho más grandes que las cilíndricas y, por tanto, contienen más energía por célula.Para dar una idea aproximada de la diferencia, una sola celda prismática puede contener la misma cantidad de energía que entre 20 y 100 celdas cilíndricas.El tamaño más pequeño de las celdas cilíndricas significa que pueden usarse para aplicaciones que requieren menos energía.Como resultado, se utilizan para una gama más amplia de aplicaciones.

Conexiones

Debido a que las celdas prismáticas son más grandes que las cilíndricas, se necesitan menos celdas para lograr la misma cantidad de energía.Esto significa que, para el mismo volumen, las baterías que utilizan celdas prismáticas tienen menos conexiones eléctricas que soldar.Esta es una gran ventaja para las celdas prismáticas porque hay menos oportunidades de que se produzcan defectos de fabricación.

Fuerza

Las células cilíndricas pueden almacenar menos energía que las prismáticas, pero tienen más potencia.Esto significa que las células cilíndricas pueden descargar su energía más rápidamente que las células prismáticas.La razón es que tienen más conexiones por amperio-hora (Ah).Como resultado, las celdas cilíndricas son ideales para aplicaciones de alto rendimiento, mientras que las celdas prismáticas son ideales para optimizar la eficiencia energética.

Ejemplos de aplicaciones de baterías de alto rendimiento incluyen los autos de carreras de Fórmula E y el helicóptero Ingenuity en Marte.Ambos requieren actuaciones extremas en entornos extremos.

Por qué las células prismáticas podrían estar tomando el control

La industria de los vehículos eléctricos evoluciona rápidamente y no está claro si prevalecerán las células prismáticas o las cilíndricas.Por el momento, las celdas cilíndricas están más extendidas en la industria de los vehículos eléctricos, pero hay razones para pensar que las celdas prismáticas ganarán popularidad.

En primer lugar, las celdas prismáticas ofrecen la oportunidad de reducir los costos al disminuir el número de pasos de fabricación.Su formato permite fabricar celdas de mayor tamaño, lo que reduce el número de conexiones eléctricas que hay que limpiar y soldar.

Las baterías prismáticas también son el formato ideal para la química del fosfato de hierro y litio (LFP), una combinación de materiales más baratos y accesibles.A diferencia de otras químicas, las baterías LFP utilizan recursos que se encuentran en todas partes del planeta.No requieren materiales raros y costosos como el níquel y el cobalto, que elevan el costo de otros tipos de células.

Hay fuertes señales de que están surgiendo células prismáticas de LFP.En Asia, los fabricantes de vehículos eléctricos ya utilizan baterías LiFePO4, un tipo de batería LFP en formato prismático.Tesla también afirmó que ha comenzado a utilizar baterías prismáticas fabricadas en China para las versiones de gama estándar de sus coches.

Sin embargo, la química de la LFP tiene importantes desventajas.Por un lado, contiene menos energía que otras sustancias químicas actualmente en uso y, como tal, no puede usarse en vehículos de alto rendimiento como los autos eléctricos de Fórmula 1.Además, los sistemas de gestión de baterías (BMS) tienen dificultades para predecir el nivel de carga de la batería.

Puedes ver este vídeo para aprender más sobre elLFPquímica y por qué está ganando popularidad.