Silindirik hücre nedir?

Silindirik bir hücre, çekirdek bileşenlerin toplandığı ("jöle rulosu") ve sert, silindirik bir metal kutunun (tipik olarak çelik veya alüminyum) içine yerleştirildiği bir tür şarj edilebilir (veya bazen birincil) pil türüdür. En yaygın ve olgun pil form faktörlerinden biridir.

İşte temel özelliklerinin ve özelliklerinin bir dökümü:

Şekil

Adından da anlaşılacağı gibi, standart bir AA veya AAA bataryasına benzer şekilde silindirik bir şekle sahiptirler, ancak genellikle çok daha büyüktür.

Yapısal kompozisyon

Tipik bir silindirik hücre, bir muhafaza, bir kapak, pozitif elektrot, negatif elektrot, bir ayırıcı, bir elektrolit, bir PTC elemanı, bir conta, bir emniyet valfi, vb. Genellikle, pil gövdesi pilin negatif terminalidir ve kapak pozitif terminaldir. Pil gövdesi nikel kaplama çelik plakadan yapılmıştır.

• • Jöle Rulosu: Çekirdek, bir spiral ("Jelly Roll") içine yuvarlanmış ince anot malzemesi, katot malzemesi ve ayırıcı tabakalardan oluşur. Bu, silindir içindeki yüzey alanını en üst düzeye çıkarır.

  • Metal kutu: Jöle rulosu dayanıklı bir metal silindire sokulur. Bu mükemmel mekanik stabilite ve koruma sağlar.

  • Elektrolit: Sıvı elektrolit, kutu içindeki ve elektrot tabakaları arasındaki boşluğu doldurur.

  • Terminaller: Silindirin her iki ucunda pozitif (+) ve negatif (-) terminaller bulunur. Pozitif terminal genellikle bir güvenlik havalandırma mekanizmasına sahip yükseltilmiş bir kapağa sahipken, negatif terminal düz tabandır (veya tasarıma bağlı olarak tam tersi).

  • Güvenlik havalandırma: Aşırı ısınma veya arızalanma nedeniyle iç gaz birikirse, patlamayı önlerse, basıncı yırtmak ve serbest bırakmak için tasarlanmış kritik bir özellik.

Ortak modeller

Silindirik lityum-iyon hücreleri genellikle beş basamakla temsil edilir. Soldan başlayarak, ilk iki basamak pilin çapını gösterir, üçüncü ve dördüncü basamaklar pilin yüksekliğini gösterir ve beşinci basamak yuvarlaklığı gösterir. Yaygın silindirik hücre modelleri şunları içerir:

• 18650:En ünlü tip. ~ 18mm çap, ~ 65mm yükseklik. Dizüstü bilgisayarlarda, elektrikli aletlerde ve erken Tesla araçlarında yaygın olarak kullanılmıştır.

• 21700:~ 21mm çap, ~ 70mm yükseklik. Giderek daha popüler olan, 18650'den daha yüksek kapasite/güç sunuyor. Daha yeni Tesla modellerinde, e-bisikletlerde, elektrikli aletlerde kullanılıyor.

• 26650:~ 26mm çap, ~ 65mm yükseklik. Genellikle daha büyük el fenerleri veya güneş depolama gibi daha yüksek güç uygulamalarında kullanılır.

• 4680:~ 46mm çap, ~ 80mm yükseklik. Tesla'nın daha yüksek enerji yoğunluğu, güç ve basitleştirilmiş üretim için tasarlanmış yeni, daha büyük formatı.

• Diğerleri:Diğer birçok boyut vardır (14500, 10440, 32650, vb.).

Avantajlar

• Olgun ve Kanıtlanmış: Onlarca yıllık üretim arıtma yüksek güvenilirliğe ve tutarlı kaliteye yol açar.
• Sağlam ve Dayanıklı: Rijit metal muhafaza mükemmel mekanik mukavemet, ezme direnci ve koruma sağlar.
• Mükemmel termal yönetim: Silindirik şekil ve metal, çalışma sırasında üretilen ısıyı dış ortama veya bir soğutma sistemine verimli bir şekilde aktarabilir. Bu performans ve güvenlik için çok önemlidir.
• Üretim Verimliliği: Maliyetleri nispeten düşük tutarak yüksek otomatik, yüksek hacimli üretim hatları mevcuttur.
• Standardizasyon: Standart boyutlar, farklı pil paketlerine daha kolay entegrasyon ve üreticiler arasında uyumluluk sağlar.
• Güvenlik: Güçlü gövde iç arızaları iyi içerir ve basınç havalandırması kritik bir güvenlik sürümü sağlar.

Dezavantajlar

• Ambalaj Verimsizliği: Dikdörtgen bir pil modülüne/paketine paketlendiğinde, doğal yuvarlak şekil, hücreler arasında boş alanlar ("boşluklar") oluşturur ve genel hacimsel enerji yoğunluğunu azaltırambalajprizmatik veya kese hücrelerine kıyasla.
• Karmaşık Paket Montajı: Büyük pil paketleri oluşturmak, karmaşık kablolama, baralar ve pil yönetim sistemi (BMS) bağlantıları ile birlikte birçok ayrı hücre (bir EV'de binlerce) gerektirir.
• Ağırlık: Metal gövde, torba hücrelerine kıyasla ağırlık katar.
• Termal gradyan: Çok büyük silindirik hücrelerde (4680 gibi), ısıyı daha büyük jöle rulosunda eşit olarak yönetmek zor olabilir.

Ortak uygulamalar

• Elektrikli Araçlar (EV'ler): Tesla (tarihsel olarak 18650/21700, şimdi 4680), Lucid, Rivian ve diğerleri.
• Elektrikli Bisikletler/Scooter
• Elektrikli aletler(Matkaplar, testereler vb.)
• Dizüstü bilgisayarlar
• El feneri
• Taşınabilir elektronik
• Tüketici Elektroniği (Vapes, vb.)
• Sabit Enerji Depolama Sistemleri (ESS)

Özünde

Silindirik bir hücre, elektrotların bir spiral içine yuvarlandığı ve güçlü bir metal tüpe yerleştirildiği sağlam, standartlaştırılmış ve güvenilir bir pil tasarımıdır. Mükemmel termal performansı, dayanıklılığı ve olgun üretimi, özellikle bazı ambalaj verimsizliklerine rağmen, özellikle yüksek güç ve güvenilirlik talep eden uygulamalar için baskın bir seçim haline getirir. Tesla'nın EV'ler için onlara ağır güvenmesi, son yıllarda önemini önemli ölçüde artırdı.