Poin Penting:
- Sel Prismatik vs. Silinder: Sel prismatik menawarkan kepadatan energi volumetrik yang lebih tinggi dan cocok untuk paket baterai besar, sedangkan sel silinder memberikan kepadatan energi gravimetri yang lebih tinggi dan biaya produksi yang lebih rendah.
- Kasus Penggunaan Ideal: Sel prismatik unggul dalam kemasan baterai kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi yang besar, sedangkan sel silinder lebih disukai untuk elektronik konsumen dan perkakas listrik.
- Tren dan Pandangan: Peralihan ke arah sel prismatik untuk kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi sudah jelas terlihat, namun sel silinder tetap dominan dalam aplikasi yang sensitif terhadap biaya.
Prismatik dan silinder adalah dua yang paling umum baterai litium-ion bentuk sel yang digunakan saat ini. Meskipun keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda untuk aplikasi yang berbeda, sel prismatik mendapatkan popularitas karena kemampuan pengepakannya yang efisien dan kesesuaian untuk ukuran besar. paket baterai. Artikel ini membandingkan sel prismatik vs sel silinder secara mendalam, menganalisis perbedaan utama dalam ukuran, kinerja, biaya, dan kasus penggunaan ideal.
Apa Itu Sel Baterai Prismatik?
Pengertian dan Deskripsi Sel Prismatik
Sel baterai prismatik, seperti namanya, berbentuk prismatik – mereka memiliki faktor bentuk persegi panjang seperti kotak. Istilahnya “prismatik” mengacu pada bentuk prisma geometris.
Sel prismatik memaksimalkan area permukaan datar lapisan anoda, katoda, dan pemisah, sehingga memungkinkannya ditumpuk secara efisien.
Bagaimana sel prismatik dibangun
Sel prismatik dibuat dengan menumpuk lapisan bahan katoda, anoda, dan pemisah secara bergantian, kemudian membungkusnya dalam kaleng aluminium atau baja persegi panjang. Lapisan elektroda dihubungkan melalui tab, memungkinkan arus mengalir.
Ini juga mengandung elektrolit untuk transportasi ion. Casing keras membantu mempertahankan bentuk sel dan memberikan integritas struktural.
Ukuran dan kimia sel prismatik yang umum
Ukuran baterai lithium-ion prismatik yang umum mencakup 103450 (103mm x 45mm), 14650 (146mm x 50mm), dan format yang lebih besar seperti 22700 dan 32113. Berbeda dengan sel silinder 18650, ukuran ini khusus untuk geometri prismatik.
Sel prismatik sering kali digabungkan menjadi modul dan dikemas secara efisien untuk membentuk paket baterai besar untuk kendaraan listrik, sistem penyimpanan energi, dan aplikasi lain yang memerlukan kapasitas tinggi.
Litium besi fosfat (LiFePO4) dan nikel mangan kobalt oksida (NMC) adalah dua kimia katoda populer yang digunakan dalam sel prismatik. Format prismatik memungkinkan fleksibilitas dalam formulasi katoda dan dimensi sel untuk mengoptimalkan kinerja.
Apa Itu Sel Baterai Silinder?
Pengertian dan Deskripsi Sel Silinder
Sel baterai silinder, sesuai dengan namanya, mempunyai bentuk silinder panjang menyerupai tabung atau kaleng. Lembaran elektroda positif dan negatif digulung atau digulung menjadi a “bolu gulung pakai sele halus” dan ditempatkan di dalam kaleng logam berbentuk silinder, biasanya terbuat dari baja atau aluminium. Hal ini menciptakan tumpukan spiral katoda, anoda, dan bahan pemisah di dalam sel secara bergantian.
Desain silinder memaksimalkan luas lembaran elektroda yang dapat ditampung dalam ruang terbatas. Simetri radial juga membantu mendistribusikan tegangan dan gaya internal secara merata. Sel silinder hadir dalam berbagai diameter dan tinggi untuk mengakomodasi kapasitas yang berbeda.
Bagaimana sel silinder dibangun
Sel silinder manufaktur dimulai dengan melapisi lembaran katoda dan anoda pada lembaran logam tipis, biasanya tembaga untuk anoda dan aluminium untuk katoda. Lembaran berlapis ini kemudian digulung rapat dengan membran pemisah untuk membuat rakitan elektroda jelly roll. Kadang-kadang, lembaran elektroda ditumpuk dan dilipat, bukan digulung.
Jelly roll dimasukkan ke dalam kaleng baja atau aluminium berbentuk silinder, yang berfungsi sebagai wadah luar. Tutup dan paking menutup kaleng. Terakhir, elektrolit disuntikkan ke dalam sel untuk memungkinkan aliran ion antara anoda dan katoda. Silinder dapat memberikan struktur dan melindungi elektroda.
Mesin penggulung otomatis memastikan kekencangan dan kesejajaran jelly roll yang konsisten selama produksi volume tinggi. Penggulungan yang tepat sangat penting untuk meminimalkan hambatan listrik dan memaksimalkan kinerja.
Ukuran dan kimia sel silinder yang umum
Beberapa ukuran baterai lithium-ion silinder yang paling banyak digunakan adalah 18650, 26650, 21700, dan 20700 sel. Ukuran 18650 biasanya digunakan pada baterai laptop, perkakas listrik, dan perangkat konsumen lainnya. Format yang lebih besar seperti 21700 dan 26650 semakin populer untuk e-bike, skuter, dan EV.
Sel silinder secara tradisional menggunakan litium kobalt oksida (LiCoO2) dan litium mangan oksida (LiMn2O4) sebagai bahan katoda. Sekarang, bahan kimia kaya nikel seperti nikel kobalt aluminium oksida (NCA) dan nikel mangan kobalt oksida (NMC) juga umum ditemukan pada sel silinder berkinerja tinggi.
Perbedaan Kunci Antara Sel Prismatik dan Silinder
Ukuran dan Bentuk
- Sel prismatik biasanya berukuran lebih besar. Ukuran prismatik yang umum berkisar dari 103450 (103 x 45 mm) hingga 530450 (530 x 450 mm) atau lebih besar.
- Ukuran sel silinder yang umum mencakup 18650 (18 x 65 mm), 26650 (26 x 65 mm), dan 21700 (21 x 70 mm). Sel silinder maksimal sekitar 46 x 150 mm.
- Sel prismatik memiliki kepadatan energi volumetrik sekitar 600-700 Wh/L dibandingkan dengan 500-600 Wh/L untuk sel silinder.
Kepadatan Daya dan Energi
- Sel silinder mencapai kepadatan energi gravimetri yang lebih tinggi yaitu 260 Wh/kg dibandingkan dengan sekitar 200 Wh/kg untuk sel prismatik.
- Kepadatan daya untuk sel silinder berkualitas mencapai 1500 W/kg dibandingkan 1000-1200 W/kg untuk sel prismatik.
Manufaktur dan Biaya
- Mesin penggulung sel silinder dapat menghasilkan lebih dari 300.000 sel per hari dengan biaya tenaga kerja lebih rendah.
- Fabrikasi sel prismatik skala besar memiliki langkah penumpukan, pengepresan, dan pengelasan yang lebih kompleks. Outputnya sekitar 50.000 sel per hari.
- Hasilnya, sel silinder saat ini memiliki biaya per kWh 15-20% lebih rendah dibandingkan sel prismatik.
Performa dan Umur
- Sel prismatik sering kali bertahan lebih dari 5.000 siklus pengisian/pengosongan sebelum terdegradasi 20%.
- Sel silinder biasanya mencapai 2.000-3.000 siklus sebelum degradasi 20% karena pembengkakan yang lebih tinggi.
- Sel prismatik memiliki ketahanan 5-10% lebih tinggi yang sedikit menurunkan kemampuan daya.
Berikut adalah bagian kapan menggunakan sel prismatik vs sel silinder:
Kapan Menggunakan Sel Prismatik vs. Silinder
Aplikasi Lebih Cocok untuk Sel Prismatik
- Paket baterai kendaraan listrik
- Sistem penyimpanan energi yang besar
- Aplikasi yang membutuhkan kepadatan energi tinggi
Sel prismatik sangat cocok untuk aplikasi ini karena bentuk dan konstruksinya memungkinkan penggunaan baterai berkapasitas tinggi secara efisien. Bentuk prisma persegi panjang bertumpuk dan dikemas lebih baik daripada sel silinder.
Sel prismatik juga memiliki keunggulan seperti kemampuan manajemen termal yang lebih baik dan kekakuan struktural untuk mencegah pembengkakan.
Aplikasi Lebih Cocok untuk Sel Silinder
- Elektronik konsumen
- Perkakas listrik
- Aplikasi yang membutuhkan sel berbiaya lebih rendah
Sel silinder bekerja dengan baik untuk aplikasi ini karena tidak mahal untuk diproduksi dalam volume besar. Bentuk silindernya juga memberikan kepadatan daya yang baik dan kemampuan pengisian daya yang cepat, yang penting untuk perangkat seperti perkakas listrik. Faktor bentuknya yang lebih kecil cocok untuk perangkat elektronik genggam.
Tren Terkini dan Prospek Masa Depan
- Peralihan ke sel prismatik untuk paket baterai kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi yang besar. Produsen semakin banyak yang mengadopsi sel prismatik karena keunggulan kemasan dan kinerjanya.
- Sel silinder masih disukai banyak konsumen elektronik dan peralatan karena biayanya yang lebih rendah. Namun beberapa perangkat premium juga beralih ke sel prismatik.
- Jika biaya produksi sel prismatik terus menurun, sel tersebut dapat mengambil lebih banyak pangsa pasar di semua aplikasi di masa depan. Namun sel silinder kemungkinan akan mempertahankan dominasinya dalam aplikasi yang sensitif terhadap biaya.
Kelebihan dan Kekurangan Sel Baterai Prismatik vs. Silinder
| Prismatik | Berbentuk silinder | |
| Kelebihan | Kepadatan energi volumetrik yang tinggi Siklus hidup yang panjang | Kepadatan energi gravimetri yang tinggi Kepadatan daya tinggi Biaya produksi rendah |
| Kontra | Kepadatan daya sedikit lebih rendah Biaya $/kWh lebih tinggi | Kepadatan energi volumetrik yang lebih rendah Siklus hidup lebih pendek |
Saat memilih antara sel lithium-ion prismatik dan silinder, ada beberapa pertimbangan yang perlu dipertimbangkan berdasarkan persyaratan aplikasi. Sel prismatik memberikan kepadatan energi yang sangat baik berkat bentuk dan casing yang kaku, menjadikannya ideal untuk paket baterai yang perlu memaksimalkan kapasitas. Namun, sel silinder menghasilkan daya puncak yang lebih tinggi dan biaya yang lebih rendah, dengan mengorbankan kepadatan tingkat paket dan masalah pembengkakan.
Untuk perangkat konsumen berdaya rendah yang mengutamakan biaya, sel silinder tetap menjadi pilihan utama. Namun aplikasi yang menuntut kepadatan energi tertinggi seperti kendaraan listrik beralih ke format prismatik meskipun biayanya lebih tinggi. Dengan perbaikan yang berkelanjutan di bidang manufaktur dan kepadatan, sel prismatik kemungkinan akan mendapatkan daya tarik yang lebih luas di lebih banyak aplikasi di masa depan. Namun kemudahan produksi berarti sel silinder juga akan tetap ada, terutama untuk penggunaan yang sensitif terhadap biaya.
Dengan mempertimbangkan secara cermat pro dan kontra ini, teknisi baterai dapat memilih jenis sel yang optimal untuk memenuhi persyaratan kinerja, masa pakai, dan biaya.
Artikel Terkait:
