Quelle est la différence entre une batterie au lithium prismatique et une batterie au lithium cylindrique ?

Les batteries prismatiques sont des batteries dont les composants chimiques sont enfermés dans un boîtier rigide. Leur forme rectangulaire permet d'empiler efficacement plusieurs cellules dans un module. Il existe deux types de batteries prismatiques : les électrodes (anode, séparateur, cathode) à l'intérieur du boîtier sont soit empilées, soit enroulées et aplaties. À volume égal, les batteries prismatiques empilées peuvent libérer plus d'énergie simultanément, offrant ainsi de meilleures performances, tandis que les batteries prismatiques plates contiennent plus d'énergie, offrant une plus grande durabilité. Les batteries prismatiques sont principalement utilisées dans… stockage d'énergie Leur taille plus importante les rend inadaptés aux petits appareils tels que les vélos électriques et les téléphones portables. Ils conviennent donc mieux aux applications énergivores.

Les piles cylindriques sont des piles enfermées dans un boîtier cylindrique rigide.Piles cylindriquesDe petite taille et de forme ronde, les batteries cylindriques peuvent être empilées dans des appareils de différentes dimensions. Contrairement à d'autres types de batteries, leur forme empêche leur expansion, un phénomène indésirable caractérisé par l'accumulation de gaz à l'intérieur du boîtier. Les batteries cylindriques ont d'abord été utilisées dans les ordinateurs portables, qui contenaient de trois à neuf cellules. Leur popularité a ensuite explosé lorsque Tesla les a utilisées dans ses premières voitures électriques (Roadster et Model S), qui comportaient de 6 000 à 9 000 cellules.

Les batteries cylindriques sont également utilisées dans les vélos électriques, les dispositifs médicaux et les satellites. De par leur forme, elles sont indispensables à l'exploration spatiale ; d'autres types de cellules se déformeraient sous l'effet de la pression atmosphérique. Par exemple, le dernier rover envoyé sur Mars fonctionne grâce à des batteries cylindriques. La Formule E, monoplace électrique haute performance, utilise exactement les mêmes cellules dans ses batteries que le rover.

Principales différences entre les piles carrées et cylindriques :

1. La forme n'est pas le seul facteur qui distingue les cellules carrées et cylindriques. Parmi les autres différences importantes, on peut citer leur taille, le nombre de connexions électriques et la puissance de sortie.
2. Taille:Piles carréesLes piles prismatiques sont beaucoup plus volumineuses que les piles cylindriques, ce qui leur permet de contenir davantage d'énergie. À titre d'exemple, une seule pile prismatique peut contenir autant d'énergie que 20 à 100 piles cylindriques. La taille réduite des piles cylindriques leur permet d'être utilisées dans des applications moins gourmandes en énergie. De ce fait, elles sont utilisées dans un plus large éventail d'applications.
3. Connexions : Les piles prismatiques étant plus volumineuses que les piles cylindriques, il en faut moins pour obtenir la même quantité d’énergie. Par conséquent, à volume égal, les piles prismatiques nécessitent moins de soudures. C’est un avantage majeur des piles prismatiques, car cela réduit considérablement le risque de défauts de fabrication.
4. Énergie : Les batteries cylindriques stockent moins d’énergie que les batteries prismatiques, mais elles ont une puissance supérieure. Autrement dit, les batteries cylindriques peuvent restituer l’énergie plus rapidement que les batteries prismatiques. Cela s’explique par un plus grand nombre de connexions par ampère-heure (Ah). Par conséquent, les batteries cylindriques sont idéales pour les applications hautes performances, tandis que les batteries prismatiques sont idéales pour optimiser l’efficacité énergétique.
5. Parmi les applications de batteries hautes performances, on peut citer la Formule E en compétition automobile et l'hélicoptère Ingenuity sur Mars. Ces deux appareils nécessitent des performances extrêmement élevées dans des environnements extrêmes.

Pourquoi les cellules prismatiques pourraient être remplacées

L'industrie des véhicules électriques connaît une croissance rapide, et l'avenir des cellules prismatiques ou cylindriques reste incertain. Actuellement, les cellules cylindriques sont plus répandues, mais plusieurs éléments laissent penser que les cellules prismatiques gagneront en popularité. En effet, elles permettent de réduire les coûts en simplifiant le processus de fabrication. Leur format facilite leur utilisation.partenairepour construire des cellules plus grandes, ce qui réduit le nombre de connexions électriques à nettoyer et à souder.

Les cellules prismatiques constituent également un format idéal pour la chimie lithium-fer-phosphate (LFP), un mélange de matériaux moins coûteux et plus facilement disponible. Contrairement à d'autres technologies, les batteries LFP utilisent des ressources présentes partout sur la planète. Elles ne nécessitent pas de matériaux rares et onéreux comme le nickel et le cobalt, qui font grimper le prix d'autres types de batteries.

Tout porte à croire que les cellules prismatiques LFP sont en plein essor. En Asie, les constructeurs de véhicules électriques utilisent déjà des batteries LiFePO4, une forme prismatique de cellules LFP. Tesla a également annoncé avoir commencé à utiliser des cellules prismatiques de fabrication chinoise dans les versions standard de ses véhicules.

Cependant, la technologie LFP présente des inconvénients majeurs. Premièrement, sa capacité énergétique est inférieure à celle des autres technologies actuellement utilisées, ce qui la rend inadaptée aux véhicules hautes performances comme les Formule 1 électriques. De plus, le système de gestion de la batterie (BMS) peine à prédire son niveau de charge.

Batteries prismatiques dans les systèmes de stockage d'énergie

systèmes de stockage d'énergieLes systèmes de stockage d'énergie (ESS) sont tout aussi importants que les véhicules électriques en termes de besoins en batteries. Les ESS utilisent déjà des batteries prismatiques et continueront probablement à les utiliser. Les batteries prismatiques ont une durée de vie plus longue, sont moins dangereuses et moins coûteuses que les batteries cylindriques.

Les cellules cylindriques 4680 de Tesla sont sans doute les batteries les plus remarquables actuellement, grâce à leur conception simple, leur haute densité énergétique et leur faible coût de fabrication. Récemment, Tesla a commencé à les utiliser dans certains de ses modèles. Les cellules cylindriques 4680 n'ont pas encore été remplacées par des cellules prismatiques, mais la prochaine décision de Tesla sera révélatrice de l'avenir. L'entreprise abandonnera-t-elle la chimie nickel-cobalt-oxyde d'aluminium (NCA) des 4680 au profit de la chimie LFP ? Si oui, adoptera-t-elle les cellules prismatiques, qui constituent la forme privilégiée de cette chimie ? Face à la hausse constante du coût des matières premières à l'échelle mondiale, cette hypothèse est tout à fait plausible.