CÉLULAS PRISMÁTICAS VS. CÉLULAS CILÍNDRICAS: UNA COMPARACIÓN

En el panorama de rápida evolución de la tecnología de las baterías, la elección entre diferentes tipos de baterías de iones de litio puede afectar significativamente el rendimiento y la aplicación de diversos dispositivos. ACELas celdas prismáticas y cilíndricas ofrecen ventajas y aplicaciones distintas. Profundicemos en las diferencias clave entre estos dos tipos de celdas y exploremos sus posibles implicaciones.

Explorando las células prismáticas

Células prismáticas Representan una química encerrada dentro de una carcasa rígida, generalmente con una forma rectangular. Este diseño facilita el apilamiento eficiente de múltiples celdas dentro de un módulo de batería. Las celdas prismáticas vienen en dos variantes: apiladas o enrolladas y láminas de electrodos aplanadas (ánodo, separador, cátodo). El diseño de celdas prismáticas apiladas permite la liberación de más energía a la vez, lo que mejora el rendimiento. Por el contrario, las celdas prismáticas aplanadas ofrecen un mayor almacenamiento de energía, lo que mejora la durabilidad.

Las células prismáticas, que se utilizan principalmente en sistemas de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos, destacan en aplicaciones que exigen una mayor capacidad energética. Su mayor tamaño las hace menos adecuadas para dispositivos compactos como teléfonos móviles o bicicletas eléctricas. Sin embargo, para aplicaciones que consumen mucha energía, las células prismáticas resultan una opción fiable.

Descubriendo las células cilíndricas

Células cilíndricas, como sugiere su nombre, vienen encerrados en latas cilíndricas rígidas. Su forma compacta y redonda facilita el apilamiento en dispositivos de diversos tamaños. Esta forma también evita la hinchazón causada por la acumulación de gas dentro de la carcasa, un fenómeno que puede afectar a otros formatos de celdas.

Una batería cilíndrica de iones de litio se caracteriza por su forma cilíndrica, de ahí el nombre de "batería cilíndrica de iones de litio". Estas baterías se clasifican en función de los materiales de su ánodo e incluyen variantes como óxidos de litio y cobalto (LiCoO2), litio y manganeso (LiMn2O4), litio y níquel y manganeso y cobalto (LiNiMnCoO2 o NMC), litio y aluminio y níquel y cobalto (LiNiCoAlO2 o NCA), litio y hierro y fosfato (LiFePO4) y titanato de litio (Li4Ti5O12).

Las celdas cilíndricas, que inicialmente se popularizaron en los ordenadores portátiles, dejaron su impronta con el uso de Tesla en los vehículos eléctricos. Estas celdas son componentes esenciales de las bicicletas eléctricas, los dispositivos médicos e incluso los satélites, donde su forma única garantiza la resistencia a las variaciones de presión atmosférica.

Diferencias clave: tamaño, conexiones y potencia

Las diferencias entre las celdas prismáticas y cilíndricas van más allá de sus formas. Entre las distinciones más notables se encuentran el tamaño, la cantidad de conexiones eléctricas y la potencia de salida.

Tamaño

Las celdas prismáticas son sustancialmente más grandes que las celdas cilíndricas y almacenan más energía por celda. Por ejemplo, una sola celda prismática puede almacenar tanta energía como 20 a 100 celdas cilíndricas. El tamaño más pequeño de las celdas cilíndricas las hace adecuadas para aplicaciones que requieren menor potencia, lo que amplía su rango de uso. Las celdas cilíndricas, como sugiere su nombre, tienen una forma cilíndrica similar a las baterías AA tradicionales. Las celdas prismáticas son más rectangulares y planas, mientras que las celdas tipo bolsa son flexibles y a menudo están encerradas en una bolsa blanda.

Conexiones

La cantidad de conexiones eléctricas necesarias en un paquete de baterías es otra diferencia crucial. Este factor afecta directamente la complejidad y la confiabilidad generales del sistema de baterías. Las celdas prismáticas, al ser más grandes y tener una mayor densidad de energía, requieren menos celdas para lograr una capacidad de energía específica en comparación con las celdas cilíndricas. Esto significa que los paquetes de baterías que utilizan celdas prismáticas tienen menos conexiones eléctricas, lo que resulta en menos puntos de falla potencialmente durante la fabricación y el uso. Por otro lado, las celdas cilíndricas, debido a su menor tamaño, requieren más celdas para lograr la misma capacidad de energía, lo que genera una mayor cantidad de conexiones.

Potencia de salida y rendimiento

La potencia de salida es un factor crítico para diversas aplicaciones, desde teléfonos inteligentes que necesitan una carga rápida hasta vehículos eléctricos que requieren una alta aceleración. Las celdas cilíndricas suelen mostrar mejores capacidades de potencia de salida en comparación con las celdas prismáticas. Esta ventaja surge de su menor tamaño y mayor número de conexiones, lo que permite una entrega de energía más distribuida. Como resultado, las celdas cilíndricas se eligen comúnmente para aplicaciones de alto rendimiento como vehículos eléctricos y herramientas eléctricas. Las celdas prismáticas, por otro lado, se prefieren para aplicaciones de alto consumo de energía, donde la entrega de energía constante y sostenida es más crítica que las ráfagas instantáneas.

La revolución prismática

La evolución continua de la industria de los vehículos eléctricos (VE) introduce un cambio dinámico en las preferencias de baterías. Aunque las celdas cilíndricas dominan actualmente el sector de los VE, las celdas prismáticas presentan razones convincentes para asumir potencialmente el liderazgo.

Las celdas prismáticas ofrecen oportunidades de reducción de costos al agilizar los pasos de fabricación. Su diseño más grande permite la creación de celdas de mayor tamaño, lo que minimiza la necesidad de conexiones eléctricas complejas durante la producción.

Además, las celdas prismáticas se alinean bien con la química del fosfato de hierro y litio (LFP), aprovechando materiales abundantes y rentables. Las baterías LFP dependen de recursos ampliamente disponibles, a diferencia de otras químicas que dependen de elementos costosos como el níquel y el cobalto.

A medida que la adopción de celdas prismáticas LFP gana fuerza, se producen cambios notables. Los fabricantes asiáticos de vehículos eléctricos incorporan baterías LiFePO4 en formatos prismáticos, mientras que Tesla presenta baterías prismáticas fabricadas en China para modelos de automóviles específicos.

Sin embargo, la química del LFP presenta limitaciones, incluida una densidad energética menor en comparación con otras químicas, lo que la hace inadecuada para vehículos de alto rendimiento. Los sistemas de gestión de baterías también enfrentan desafíos a la hora de predecir los niveles de carga de las celdas del LFP.

A continuación se muestra una comparación en paralelo para ayudarlo a comprender en qué se diferencian estos dos tipos de células:

¿Qué tipo de célula debería elegir?

El mejor tipo de célula depende de sus necesidades específicas:

• Elija celdas prismáticas si necesita almacenamiento de energía de alta capacidad para sistemas residenciales o comerciales o vehículos eléctricos donde la eficiencia del espacio es una prioridad.
• Opte por celdas cilíndricas si su aplicación exige excelente gestión térmica, durabilidad y modularidad, como en herramientas eléctricas o productos electrónicos de consumo.

Conclusión

La elección entre celdas prismáticas y cilíndricas va más allá de la forma. Las consideraciones abarcan el tamaño, las conexiones y la potencia de salida, en consonancia con las distintas aplicaciones y las tendencias futuras en la tecnología de baterías. A medida que continúa la búsqueda de soluciones energéticas más eficientes y sostenibles, la competencia entre estos dos tipos de celdas impulsa la evolución de las innovaciones alimentadas por baterías. Casualmente, ACE Ofrece baterías prismáticas y cilíndricas. Si te interesa, puedes probarlas.