プリズムセル VS.円筒型セル: 比較

急速に進化するバッテリー技術において、さまざまな種類のリチウムイオンバッテリーの選択は、さまざまなデバイスのパフォーマンスと用途に大きな影響を与える可能性があります。エースの角柱型セルと円筒型セルには、それぞれ異なる利点と用途があります。これら 2 種類のセルの主な違いを詳しく調べ、その潜在的な影響について検討してみましょう。

 

プリズマティックセルの探索

 

 

プリズマティックセル は、通常長方形の硬いケースに収めら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み重ねることができます。角柱セルには、積み重ね型またはロール型と平らな電極シート (アノード、セパレーター、カソード) の 2 つの種類があります。積み重ねられた角柱セルの設計により、一度に放出されるエネルギーの量が増え、パフォーマンスが向上します。対照的に、平らな角柱セルはエネルギー貯蔵量が多く、耐久性が向上します。

 

主にエネルギー貯蔵システムや電気自動車に利用される角柱型セルは、より高いエネルギー容量が求められる用途に最適です。サイズが大きいため、携帯電話や電動自転車などの小型デバイスには適していません。ただし、エネルギーを大量に消費する用途では、角柱型セルが信頼できる選択肢となります。

 

円筒形細胞の解明

 

 

円筒形細胞は、その名前が示すように、硬い円筒形の缶に入っています。コンパクトで丸い形状のため、さまざまなサイズのデバイスに積み重ねることができます。また、この形状により、ケース内のガス蓄積による膨張も防止されます。この現象は、他のセル形式では問題となることがあります。

 

円筒形リチウムイオン電池は円筒形を特徴とするため、「円筒形リチウムイオン電池」という名前が付けられています。これらの電池は、陽極材料に基づいて分類され、リチウムコバルト酸化物 (LiCoO2)、リチウムマンガン (LiMn2O4)、リチウムニッケルマンガンコバルト (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)、リチウム鉄リン酸 (LiFePO4）、チタン酸リチウム（Li4Ti5O12）などがあります。

 

円筒形セルは当初はノートパソコンで普及していましたが、テスラが電気自動車に採用したことで注目を集めました。円筒形セルは電動自転車、医療機器、さらには衛星にも欠かせないコンポーネントで、その独特な形状により気圧の変化に対する耐性が確保されています。

 

主な違い: サイズ、接続、電力

 

角柱型セルと円筒型セルの違いは、形状だけではありません。注目すべき違いとしては、サイズ、電気接続の数、出力などがあります。

 

 

 

サイズ

角柱型セルは円筒型セルよりもかなり大きく、セルあたりのエネルギー貯蔵量が多くなります。たとえば、角柱型セル 1 個で円筒型セル 20 ～ 100 個分のエネルギーを貯蔵できます。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。円筒型セルは、その名前が示すように、従来の AA 電池に似た円筒形をしています。角柱型セルは長方形で平らですが、ポーチ型セルは柔軟性があり、多くの場合、柔らかいポーチに収められています。

 

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。この要素は、バッテリー システムの全体的な複雑さと信頼性に直接影響します。角柱型セルはサイズが大きく、エネルギー密度が高いため、円筒型セル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セルの数が少なくなります。つまり、角柱型セルを使用するバッテリー パックは電気接続が少なく、製造時および使用時に故障する可能性が低くなります。一方、円筒型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ために必要なセルの数が多くなり、接続の数が多くなります。

 

出力とパフォーマンス

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まで、さまざまな用途において電力出力は重要な要素です。円筒形セルは、角柱形セルに比べて電力出力能力が優れていることがよくあります。この利点は、サイズが小さく接続数が多いため、より分散した電力供給が可能になることにあります。そのため、電気自動車や電動工具などの高性能用途では、円筒形セルが一般的に選択されています。一方、角柱形セルは、瞬間的なバーストよりも安定した持続的な電力供給が重要な、エネルギー集約型の用途に適しています。

 

プリズマティック革命

 

 

電気自動車 (EV) 業界の継続的な進化により、バッテリーの好みが大きく変化しています。現在、EV セクターでは円筒形セルが主流ですが、角柱形セルがリードする可能性が高いと考えられます。

 

角柱型セルは、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。大型設計により、より大きなサイズのセルを作成でき、製造中に複雑な電気接続を行う必要性を最小限に抑えます。

 

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リチウム鉄リン酸 (LFP) 化学とよく一致しています。LFP バッテリーは、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とは対照的に、広く入手可能なリソースに依存しています。

 

LFP 角柱セルの採用が進むにつれ、注目すべき変化が起こっています。アジアの EV メーカーは角柱形式の LiFePO4 バッテリーを採用し、一方、テスラは特定の車種向けに中国製の角柱バッテリーを導入しています。

 

しかし、LFP の化学特性には、他の化学特性に比べてエネルギー密度が低いなどの制限があり、高性能車両には適していません。バッテリー管理システムも、LFP セルの充電レベルを予測する際に課題に直面しています。

これら 2 つのセル タイプの違いを理解しやすくするために、並べて比較したものを以下に示します。

                            

要因	プリズマティックセル	円筒形セル
形状	長方形、コンパクト	円筒形で均一なサイズ
エネルギー密度	セルあたりの高さ	セルあたりの下限
熱管理	効率が低いため、追加の冷却システムが必要になる場合があります	円筒形デザインで優れています
耐久性	接続数が少なくても耐久性がある	耐久性が高く、衝撃に強い
アプリケーション	EV、エネルギー貯蔵システム	電動工具、ノートパソコン、電動自転車

どのセルタイプを選択すべきですか?

最適なセルタイプは、特定のニーズによって異なります。

• スペース効率が優先される住宅用または商用システム、あるいは EV 用の大容量エネルギー貯蔵が必要な場合は、角柱型セルを選択してください。
• 電動工具や家電製品など、優れた熱管理、耐久性、モジュール性が求められるアプリケーションの場合は、円筒形セルを選択してください。

結論

 

 

角柱型セルと円筒型セルの選択は、形状だけにとどまりません。考慮すべき事項には、サイズ、接続、出力などがあり、バッテリー技術のさまざまな用途や将来のトレンドに合わせます。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が進化しています。偶然にも、エース 角柱型と円筒型の両方の電池をご用意しております。ご興味がございましたら、ぜひお試しください。