Existem três tipos principais debaterias de íon-lítio(Íon-lítio): células cilíndricas, células prismáticas e células tipo pouch. Na indústria de veículos elétricos, os desenvolvimentos mais promissores giram em torno das células cilíndricas e prismáticas. Embora o formato de bateria cilíndrica tenha sido o mais popular nos últimos anos, diversos fatores sugerem que as células prismáticas podem assumir o controle.

O que sãoCélulas Prismáticas

UMcélula prismáticaUma célula prismática é aquela cuja composição química está contida em um invólucro rígido. Seu formato retangular permite o empilhamento eficiente de múltiplas unidades em um módulo de bateria. Existem dois tipos de células prismáticas: as lâminas dos eletrodos dentro do invólucro (ânodo, separador e cátodo) podem ser empilhadas ou enroladas e achatadas.

Para o mesmo volume, as células prismáticas empilhadas podem liberar mais energia de uma só vez, oferecendo melhor desempenho, enquanto as células prismáticas achatadas armazenam mais energia, oferecendo maior durabilidade.

As células prismáticas são usadas principalmente em sistemas de armazenamento de energia e veículos elétricos. Seu tamanho maior as torna inadequadas para dispositivos menores, como bicicletas elétricas e celulares. Portanto, elas são mais apropriadas para aplicações que exigem alto consumo de energia.

O que são células cilíndricas?

UMcélula cilíndricaUma bateria é uma célula encapsulada em um invólucro cilíndrico rígido. As células cilíndricas são pequenas e redondas, o que permite empilhá-las em dispositivos de todos os tamanhos. Ao contrário de outros formatos de bateria, seu formato impede o inchaço, um fenômeno indesejável em baterias onde gases se acumulam no invólucro.

As baterias cilíndricas foram usadas pela primeira vez em laptops, que continham entre três e nove células. Elas ganharam popularidade quando a Tesla as utilizou em seus primeiros veículos elétricos (o Roadster e o Model S), que continham entre 6.000 e 9.000 células.

As células cilíndricas também são usadas em bicicletas elétricas, dispositivos médicos e satélites. Elas são essenciais na exploração espacial devido ao seu formato; outros formatos de células seriam deformados pela pressão atmosférica. O último rover enviado a Marte, por exemplo, opera com células cilíndricas. Os carros de corrida elétricos de alto desempenho da Fórmula E usam exatamente as mesmas células que o rover em suas baterias.

Principais diferenças entre células prismáticas e cilíndricas

A forma não é a única coisa que diferencia as pilhas prismáticas das cilíndricas. Outras diferenças importantes incluem o tamanho, o número de conexões elétricas e a potência de saída.

Tamanho

As pilhas prismáticas são muito maiores que as pilhas cilíndricas e, portanto, contêm mais energia por pilha. Para se ter uma ideia da diferença, uma única pilha prismática pode conter a mesma quantidade de energia que 20 a 100 pilhas cilíndricas. O tamanho menor das pilhas cilíndricas permite que sejam usadas em aplicações que exigem menos energia. Consequentemente, elas são utilizadas em uma gama mais ampla de aplicações.

Conexões

Como as células prismáticas são maiores que as cilíndricas, são necessárias menos células para atingir a mesma quantidade de energia. Isso significa que, para o mesmo volume, as baterias que utilizam células prismáticas têm menos conexões elétricas que precisam ser soldadas. Essa é uma grande vantagem das células prismáticas, pois há menos chances de defeitos de fabricação.

Poder

As pilhas cilíndricas podem armazenar menos energia do que as pilhas prismáticas, mas têm maior potência. Isso significa que as pilhas cilíndricas podem descarregar sua energia mais rapidamente do que as pilhas prismáticas. A razão é que elas possuem mais conexões por ampère-hora (Ah). Consequentemente, as pilhas cilíndricas são ideais para aplicações de alto desempenho, enquanto as pilhas prismáticas são ideais para otimizar a eficiência energética.

Exemplos de aplicações de baterias de alto desempenho incluem os carros de corrida da Fórmula E e o helicóptero Ingenuity em Marte. Ambos exigem desempenho extremo em ambientes extremos.

Por que as células prismáticas podem estar dominando o mercado

A indústria de veículos elétricos evolui rapidamente, e ainda não se sabe ao certo se as células prismáticas ou as cilíndricas prevalecerão. No momento, as células cilíndricas são mais comuns na indústria de veículos elétricos, mas há motivos para acreditar que as células prismáticas ganharão popularidade.

Em primeiro lugar, as células prismáticas oferecem a oportunidade de reduzir custos, diminuindo o número de etapas de fabricação. Seu formato permite a fabricação de células maiores, o que reduz o número de conexões elétricas que precisam ser limpas e soldadas.

As baterias prismáticas também são o formato ideal para a química de fosfato de ferro-lítio (LFP), uma mistura de materiais mais baratos e acessíveis. Ao contrário de outras químicas, as baterias LFP utilizam recursos que são abundantes no planeta. Elas não requerem materiais raros e caros, como níquel e cobalto, que encarecem outros tipos de células.

Há fortes indícios de que as células prismáticas LFP estão ganhando espaço. Na Ásia, os fabricantes de veículos elétricos já utilizam baterias LiFePO4, um tipo de bateria LFP no formato prismático. A Tesla também afirmou que começou a usar baterias prismáticas fabricadas na China nas versões de autonomia padrão de seus carros.

A tecnologia LFP, no entanto, apresenta desvantagens importantes. Para começar, ela contém menos energia do que outras tecnologias atualmente em uso e, portanto, não pode ser utilizada em veículos de alto desempenho, como os carros elétricos de Fórmula 1. Além disso, os sistemas de gerenciamento de baterias (BMS) têm dificuldade em prever o nível de carga da bateria.

Você pode assistir a este vídeo para saber mais sobre oLFPQuímica e por que ela está ganhando popularidade.