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プリズムセル VS.円筒型セル: 比較

2023-08-14
角形リチウムイオン電池と円筒形リチウムイオン電池のどちらを選択するかは、デバイスの性能に大きな影響を与えます。違いは形状だけではなく、サイズ、接続、パワーなどです。

急速に進化するバッテリー技術の状況では、さまざまな種類のリチウムイオンバッテリーの選択が、さまざまなデバイスの性能と用途に大きな影響を与える可能性があります。 エース の角柱セルと円筒セルには、それぞれ異なる利点と用途があります。これら 2 つの細胞タイプの主な違いを詳しく調べて、それらの潜在的な影響を探ってみましょう。

 

角柱状セルの探索

 


 

角柱状セルは、通常は長方形の硬いケース内に封入された化学物質を表します。この設計により、バッテリー モジュール内で複数のセルを効率的に積層することが容易になります。角柱状電池には、積層型または巻いて平らにした電極シート (アノード、セパレータ、カソード) の 2 つのバリエーションがあります。積層角形セルの設計により、より多くのエネルギーを一度に放出できるようになり、パフォーマンスが向上します。対照的に、平らな角形セルはより多くのエネルギー貯蔵を提供し、耐久性を高めます。

 

角形電池は主にエネルギー貯蔵システムや電気自動車に利用されており、より高いエネルギー容量を必要とする用途に最適です。サイズが大きいため、携帯電話や電動自転車などの小型機器にはあまり適していません。ただし、エネルギーを大量に消費するアプリケーションでは、角形セルが信頼できる選択肢として浮上します。

 

円筒形セルの公開

 

cylindrical cells

 

円筒形セルは、名前が示すように、硬い円筒形の缶の中に封入されています。コンパクトで丸い形状なので、さまざまなサイズのデバイスへの積み重ねが容易です。この形状は、他のセル形式を損なう可能性があるケース内のガスの蓄積によって引き起こされる膨張も防ぎます。

 

円筒型リチウムイオン電池は、円筒形であることが特徴であるため、「円筒型リチウムイオン電池」と呼ばれています。これらの電池は負極材料に基づいて分類されており、コバルト酸化リチウム (LiCoO2)、マンガンリチウム (LiMn2O4)、ニッケルマンガンコバルトリチウム (LiNiMnCoO2 または NMC)、リチウムアルミニウムニッケルコバルト (LiNiCoAlO2 または NCA)、リン酸鉄リチウム( LiFePO4)、チタン酸リチウム (Li4Ti5O12)。

 

円筒形セルは当初ラップトップで普及しましたが、テスラの電気自動車での使用で有名になりました。これらのセルは電動自転車、医療機器、さらには人工衛星の必須コンポーネントであり、その独特の形状により気圧の変化に対する耐性が保証されています。

 

主な違い: サイズ、接続、電力

 

角柱状セルと円筒状セルの違いは、その形状だけにとどまりません。注目すべき違いには、サイズ、電気接続の数、出力が含まれます。

 

 

 

サイズ

角柱状セルは円筒状セルよりも大幅に大きく、セルあたりにより多くのエネルギーを収容します。たとえば、1 つの角柱セルは、20 ~ 100 個の円筒セルと同じ量のエネルギーを蓄えることができます。円筒型セルはサイズが小さいため、低電力を必要とする用途に適しており、使用範囲が広がります。円筒形セルは、名前が示すように、従来の単三電池に似た円筒形をしています。角柱型セルはより長方形で平らですが、パウチ型セルは柔軟性があり、多くの場合は柔らかいパウチに包まれています。

 

接続

バッテリー パックに必要な電気接続の数も、もう 1 つの重要な違いです。この要因は、バッテリー システム全体の複雑さと信頼性に直接影響します。角柱型電池はより大きく、エネルギー密度が高いため、円筒型電池に比べて特定のエネルギー容量を達成するために必要な電池の数が少なくなります。これは、角形セルを使用するバッテリー パックの電気接続が少なくなり、製造中および使用中の潜在的な障害点が少なくなる可能性があることを意味します。一方、円筒形セルはサイズが小さいため、同じエネルギー容量を達成するにはより多くのセルが必要となり、接続数が多くなります。

 

出力とパフォーマンス

電力出力は、急速充電が必要なスマートフォンから高加速が必要な電気自動車に至るまで、さまざまなアプリケーションにとって重要な要素です。円筒形セルは、多くの場合、角形セルと比較して優れた出力能力を示します。この利点は、サイズが小さく、接続数が多いことから生じ、より分散された電力供給が可能になります。その結果、電気自動車や電動工具などの高性能アプリケーションには、円筒形セルが一般的に選択されます。一方、角形セルは、瞬時のバーストよりも安定した持続的な電力供給の方が重要な、エネルギー集約型のアプリケーションに適しています。

 

プリズム革命

 

 

電気自動車 (EV) 業界の進化により、バッテリーの好みもダイナミックに変化しています。現在、EV 分野では円筒型電池が主流を占めていますが、角柱型電池が主導権を握る可能性がある説得力のある理由があります。

 

角形電池は製造工程を合理化することでコスト削減の機会を提供します。より大きな設計により、より大きなセルの作成が可能になり、製造中の複雑な電気接続の必要性が最小限に抑えられます。

 

さらに、角柱型セルは、豊富でコスト効率の高い材料を活用することで、リン酸鉄リチウム (LFP) の化学反応とうまく調和します。ニッケルやコバルトなどの高価な元素に依存する他の化学反応とは対照的に、LFP バッテリーは広く入手可能な資源に依存しています。

 

LFP 角形セルの採用が勢いを増すにつれ、顕著な変化が起こります。アジアの EV メーカーは角形形式の LiFePO4 バッテリーを組み込んでいますが、テスラは特定の車種向けに中国で製造された角形バッテリーを導入しています。

 

しかし、LFP の化学反応には、他の化学反応に比べてエネルギー密度が低いなどの制限があり、高性能車両には不向きです。バッテリー管理システムは、LFP セルの充電レベルを予測する際にも課題に直面しています。

 

結論

 

 

角柱状セルと円筒状セルの選択は形状だけにとどまりません。考慮事項には、サイズ、接続、および電力出力が含まれ、バッテリー技術の個別のアプリケーションと将来のトレンドに合わせて検討されます。より効率的で持続可能なエネルギー ソリューションの探求が続く中、これら 2 種類のセル間の競争により、バッテリー駆動のイノベーションの進化が進んでいます。偶然にも、エース 角形電池と円筒形電池の両方を提供しています。興味があれば、ぜひ試してみてください。

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