¿Cuál es la diferencia entre una batería de litio prismática y una cilíndrica?

Las baterías prismáticas son baterías cuyos componentes químicos están encerrados en una carcasa rígida. Su forma rectangular permite apilar eficientemente varias celdas en un módulo de batería. Hay dos tipos de baterías prismáticas: Las láminas de electrodos (ánodo, separador, cátodo) dentro de la carcasa están apiladas o enrolladas y aplanadas. Para el mismo volumen, las baterías prismáticas apiladas pueden liberar más energía a la vez, proporcionando un mejor rendimiento, mientras que las baterías prismáticas planas contienen más energía, proporcionando una mayor durabilidad, y las baterías prismáticas se utilizan principalmente en Almacenamiento de energía sistemas y vehículos eléctricos. Su mayor tamaño los hace inadecuados para dispositivos pequeños como bicicletas eléctricas y teléfonos móviles. Por lo tanto, son más apropiados para aplicaciones de alto consumo energético.

Las baterías cilíndricas son baterías encerradas en una carcasa cilíndrica rígida.Baterías cilíndricasSon pequeñas y redondas, lo que permite apilarlas en dispositivos de diversos tamaños. A diferencia de otros tipos de baterías, su forma evita la expansión, un fenómeno indeseable en el que se acumula gas en la carcasa. Las baterías cilíndricas se utilizaron por primera vez en ordenadores portátiles, que contenían de tres a nueve celdas. Posteriormente, ganaron popularidad cuando Tesla las empleó en sus primeros coches eléctricos (Roadster y Model S), que contenían entre 6000 y 9000 celdas.

Las baterías cilíndricas también se utilizan en bicicletas eléctricas, dispositivos médicos y satélites. Gracias a su forma, son indispensables en la exploración espacial; otras formas de celdas se deformarían debido a la presión atmosférica. Por ejemplo, el último rover enviado a Marte funciona con baterías cilíndricas. El coche de carreras eléctrico de alto rendimiento de la Fórmula E utiliza exactamente las mismas celdas en sus baterías que el rover.

Principales diferencias entre baterías cuadradas y cilíndricas:

1. La forma no es el único factor que distingue a las celdas cuadradas de las cilíndricas. Otras diferencias importantes incluyen su tamaño, el número de conexiones eléctricas y la potencia de salida.
2. Tamaño:Baterías cuadradasLas baterías prismáticas son mucho más grandes que las cilíndricas, por lo que cada celda contiene más energía. Para que se hagan una idea de la diferencia, una sola batería prismática puede contener la misma cantidad de energía que entre 20 y 100 baterías cilíndricas. Su menor tamaño permite utilizarlas en aplicaciones que requieren menos potencia. Por lo tanto, se emplean en una gama más amplia de aplicaciones.
3. Conexiones: Dado que las baterías prismáticas son más grandes que las cilíndricas, se necesitan menos baterías para obtener la misma cantidad de energía. Esto significa que, para el mismo volumen, las baterías prismáticas requieren menos conexiones eléctricas que soldar. Esta es una gran ventaja de las baterías prismáticas, ya que hay menos probabilidades de defectos de fabricación.
4. Energía: Las baterías cilíndricas pueden almacenar menos energía que las prismáticas, pero tienen mayor potencia. Esto significa que las baterías cilíndricas pueden liberar energía más rápidamente que las prismáticas. La razón es que tienen más conexiones por amperio-hora (Ah). Por lo tanto, las baterías cilíndricas son ideales para aplicaciones de alto rendimiento, mientras que las prismáticas son ideales para optimizar la eficiencia energética.
5. Algunos ejemplos de aplicaciones de baterías de alto rendimiento son la Fórmula E y el helicóptero Ingenuity en Marte. Ambos requieren un rendimiento extremadamente alto en entornos extremos.

¿Por qué podrían reemplazarse las células prismáticas?

La industria de los vehículos eléctricos está creciendo rápidamente y aún no está claro si las celdas prismáticas o cilíndricas prevalecerán. Actualmente, las celdas cilíndricas son más comunes en la industria de los vehículos eléctricos, pero hay razones para pensar que las celdas prismáticas se volverán cada vez más populares. En primer lugar, las celdas prismáticas ofrecen la oportunidad de reducir costos al disminuir los pasos de fabricación. Su formato hace que sea posibleparejapara construir celdas más grandes, lo que reduce la cantidad de conexiones eléctricas que necesitan limpiarse y soldarse.

Las celdas prismáticas también son un formato ideal para la química de fosfato de hierro y litio (LFP), una mezcla de materiales más económica y fácilmente disponible. A diferencia de otras químicas, las baterías LFP utilizan recursos que se encuentran en todo el planeta. No requieren materiales raros y costosos como el níquel y el cobalto, que encarecen otros tipos de baterías.

Existen claros indicios de que las celdas prismáticas LFP están en auge. En Asia, los fabricantes de vehículos eléctricos ya utilizan baterías LiFePO4, una variante prismática de las celdas LFP. Tesla también ha anunciado que ha comenzado a usar celdas prismáticas de fabricación china en las versiones de autonomía estándar de sus automóviles.

Sin embargo, la química LFP presenta importantes inconvenientes. En primer lugar, contiene menos energía que otras químicas actualmente en uso, por lo que no puede emplearse en vehículos de alto rendimiento como los monoplazas eléctricos de Fórmula 1. Además, al sistema de gestión de la batería (BMS) le resulta difícil predecir el nivel de carga.

Baterías prismáticas en sistemas de almacenamiento de energía

Sistemas de almacenamiento de energíaLos sistemas de almacenamiento de energía (ESS) son tan importantes como los vehículos eléctricos en lo que respecta a las necesidades de producción de baterías. Los ESS ya utilizan baterías prismáticas y probablemente seguirán haciéndolo. Las baterías prismáticas tienen una vida útil más larga, son menos peligrosas y tienen un coste menor que las baterías cilíndricas.

Las celdas cilíndricas 4680 de Tesla son probablemente las baterías más destacadas en la actualidad, gracias a su diseño compacto, alta densidad energética y bajo costo de fabricación. Recientemente, Tesla ha comenzado a utilizarlas en algunos de sus modelos. Si bien las celdas cilíndricas 4680 aún no han sido reemplazadas por celdas prismáticas, el próximo paso de Tesla marcará el futuro. ¿Reemplazarán la química de níquel-cobalto-óxido de aluminio (NCA) de las 4680 con la química LFP? De ser así, ¿optarán por celdas prismáticas, que es la forma preferida de esta química? Con el creciente costo de las materias primas a nivel mundial, esta es una posibilidad muy real.