Avantages de la cellule prismatique LiFePO4 en termes de matériau et de forme
Qu'est-ce qu'une cellule prismatique LiFePO4 ?
La cellule prismatique LiFePO4 est de forme rectangulaire, contenant les couches d'électrodes (anode, cathode) empilées/pliées à l'intérieur d'un boîtier dur et durable. Elles ont une capacité plus élevée que les cellules de forme cylindrique et sont plus grandes. Leur grande taille en fait une meilleure option pour les applications de stockage à haute énergie comme les UPS, les ESS et d'autres applications de stockage.
Cliquez sur l'image pour obtenir les informations détaillées de la cellule prismatique LiFePO4 3.2v 280Ah
Comment fabrique-t-on une cellule prismatique ?
Extérieur
La structure chimique de la cellule prismatique est enfermée dans un boîtier rectangulaire en aluminium, en acier ou en fibre rigide. En raison de sa forme rectangulaire et de sa taille plus importante, elle permet aux fabricants de batteries de fabriquer des batteries de haute capacité et de haute tension avec moins de connexions que les cellules cylindriques.
Les polarités de la batterie sont marquées par deux signes, l'un positif et l'autre négatif. Une fine couche isolante recouvre également le boîtier afin d'éviter tout choc électrique.
Intérieur
La structure intérieure de la cellule prismatique est composée d'électrodes positives et négatives, c'est-à-dire d'une cathode et d'une anode, d'un électrolyte et d'un séparateur. (LiFePO4 sert de cathode, le carbone graphite d'anode et le polypropylène de séparateur).
L'anode est constituée d'un matériau LiFePO4 à structure olivine et la cathode est constituée de carbone poreux. Le polypropylène est un matériau couramment utilisé pour le séparateur. Un mélange de carbonate de propylène et de diméthoxyméthane peut également être utilisé comme électrolyte.
Comment fonctionne une cellule prismatique LiFePO4 ?
La formation de la cellule prismatique est expliquée dans la section précédente. Cette section illustre le fonctionnement d'une cellule prismatique LiFePO4. Lorsque la cellule se décharge, les ions lithium s'écoulent de la cathode vers l'anode via l'électrolyte. Au contraire, lorsque la cellule se charge, les ions se déplacent dans la direction opposée, c'est-à-dire de l'anode vers la cathode.
De cette manière, la charge et la décharge de la batterie se poursuivent. Les ions lithium circulent dans les électrolytes tandis que les électrons circulent dans les circuits externes. C'est ce que fait la batterie, en convertissant l'énergie chimique en électricité.
Différence entre cellule prismatique et cellule cylindrique LiFePO4
Il est nécessaire de comprendre les piles cylindriques avant de les comparer aux piles prismatiques.
Batteries cylindriques
Ces cellules sont enfermées dans un corps métallique cylindrique où les couches d'électrodes sont enroulées à l'intérieur. Elles ont une capacité énergétique moindre. Les piles cylindriques comme Batterie 18650 sont les batteries les plus courantes que la plupart des fabricants de batteries utilisent encore. Dans cette configuration, les cellules sont regroupées dans un tube avec des électrodes métalliques aux deux extrémités.
Comparaison
● La taille de la batterie prismatique est plus flexible et le degré de personnalisation est plus élevé.
● Meilleure utilisation de l'espace pour les packs de batteries prismatiques.
● La technologie des cellules cylindriques est arrivée à maturité, et il y a suffisamment d'espace entre les cellules, de sorte que la dissipation de la chaleur est plus facile à gérer.
● La capacité et le volume des cellules carrées étant plus importants, pour un bloc-batterie composé de cellules carrées, le nombre de cellules diminuera naturellement, de sorte que les exigences en matière de BMS seront moindres et que la sécurité de la batterie sera plus élevée.
Avantages et inconvénients de la cellule prismatique LiFePO4
Cette section présente les avantages et les inconvénients de la cellule prismatique LiFePO4.
Avantages
Quelques avantages notables des piles prismatiques LiFePO4 sont énumérés ci-dessous :
● La densité énergétique d'une batterie prismatique est théoriquement plus élevée.
● Ces cellules sont dotées d'une capacité élevée allant de 50 à 300 Ah, ce qui est incroyable.
● En raison de la taille et de la capacité plus grandes, la connexion de ces cellules en combinaison parallèle ou en série est plus facile, y compris moins de détails.
● La structure de la batterie carrée est relativement simple et le processus de production n'est pas compliqué.
Inconvénients
Les cellules prismatiques présentent plus d'avantages, mais certains de leurs inconvénients sont les suivants :
● En raison de leur taille plus importante, ils ne pourraient pas être utilisés pour des appareils plus petits.
● Ceux-ci pourraient gonfler s'ils sont exposés à des vibrations ou à un défaut de fabrication.
Applications de la cellule prismatique LiFePO4
Les piles prismatiques LiFePO4 sont principalement utilisées pour le stockage de l'énergie et les véhicules électriques en raison de leur densité énergétique et de leur capacité élevées. Un autre avantage de ces batteries est qu'elles sont peu affectées par les vibrations, ce qui les rend utiles pour les appareils portables.
Spécifications de la cellule prismatique LiFePO4
Il n'existe pas de cellule prismatique standard, mais les fabricants produisent ces cellules en fonction de leurs besoins. Les cellules prismatiques LiFePO4 ont une tension de 3,2 V et un ampérage compris entre 50 et 300 Ah. Toutefois, les valeurs nominales et les spécifications des cellules prismatiques varient d'un fabricant à l'autre.
Combien de cellules prismatiques LiFePO4 dans une batterie lithium-ion 12v ?
Pour constituer une batterie, vous devez déterminer la puissance en Ah et la tension des cellules sélectionnées, puis les combiner de manière à obtenir les puissances requises. Pour construire Batterie lithium-ion 12v 100ah vous devez connecter 4 éléments de 3,2V et 100Ah chacun en série, ce qui donnera une batterie de 12,8V et 100Ah.
Il existe également d'autres façons de procéder en utilisant des combinaisons en série et en parallèle. Par exemple, si vous avez des cellules de 3,2v 25Ah, vous devrez connecter 4 cellules en parallèle et ces 4 combinaisons en série pour obtenir une batterie de 12,8v 100Ah. C'est ce qu'on appelle la configuration 4S4P, car vous connectez 4 cellules en parallèle, puis une combinaison principale en série de ces groupes parallèles. De cette façon, un total de 4 cellules prismatiques LiFePO4 de 3,2 v et d'une capacité de 25 Ah constitue la batterie requise.
Cellule prismatique LiFePO4 contre cellule ternaire dans le domaine du stockage de l'énergie
Chaque type a une efficacité unique et des scénarios d'application appropriés. Voici quelques raisons pour lesquelles la cellule prismatique LiFePO4 est meilleure que la cellule ternaire pour le stockage de l'énergie.
● Les piles à cellules prismatiques ne contiennent aucun matériau coûteux, elles sont donc peu onéreuses par rapport aux ternaires qui utilisent des métaux onéreux (oxydes intercalés de lithium contenant du nickel, du cobalt et du manganèse).
● Les batteries à cellules prismatiques LiFePO4 ont une capacité de manipulation à haute température par rapport aux ternaires. Cette caractéristique les rend plus sûres que les batteries ternaires.
● La cellule prismatique LiFePO4 a une durée de vie 3 fois plus longue que la cellule ternaire.
Conclusion
La technologie des cellules prismatiques LiFePO4 est encore émergente dans le domaine du stockage de l'énergie. En peu de temps, ces batteries prismatiques se sont fait une place parmi les meilleures technologies de batteries. Du point de vue des matériaux, la cellule prismatique LiFePO4 présente plus d'avantages que les autres batteries en termes de performances cycliques. Du point de vue de la forme d'emballage, la pile prismatique LiFePO4 a une plus grande capacité que les piles cylindriques.
