Dlaczego ogniwa litowo-jonowe są w większości okrągłe?

18

Po obejrzeniu kilku filmów wideo na YouTube z różnymi produktami z bateriami litowymi (przenośne ładowarki, bateria laptopa, elektronarzędzia) wszystkie one (oprócz baterii telefonów komórkowych / tabletów) wydają się mieć cylindryczne ogniwa.

Czy istnieje ku temu techniczna przyczyna, poza tym, że jest to jednolity rozmiar, który kafelki stosunkowo dobrze dają producentom elastyczność we wbudowaniu ogniw?

batteries lithium

— użytkownik27511
źródło

4

Zauważam, że niezwykle duża liczba baterii, litowych lub nie, ma cylindryczny kształt.

— Cort Ammon - Przywróć Monikę

13

Akumulator (nie tylko jon litowy) składa się z dwóch materiałów oddzielonych cienką półprzepuszczalną membraną nasiąkniętą elektrolitem. Jednym z najprostszych sposobów, aby akumulator o dużej pojemności nie był dużym arkuszem, jest zwinięcie go. Następnie umieszcza się go w metalowej tubie, aby chronić go przed zginaniem.

— τεκ

6

@CortAmmon Komórki chemiczne były cylindryczne przez długi czas, zanim zwinięto płytki. Odległość od środka na zewnątrz jest stała. Teraz nawet komórki pryzmatyczne zwinęły płytki, aby uzyskać duże pola powierzchni.

— KalleMP,

4

W innym przypadku nie pasowałyby do uchwytów baterii.

— Andrew Morton

22

1) Cylindryczny kształt jest bardzo łatwy w produkcji - Zasadniczo składasz warstwy wokół okrągłego przedmiotu.

2) Z tego samego powodu, co puszki po napojach - ten kształt jest czymś pomiędzy Sferą (wysoka wytrzymałość i odporność na uszkodzenia) a prostopadłościanem (Łatwy do układania i marnuje się mało miejsca). To najlepszy kompromis między siłą a objętością.

3) W ten sposób możesz z łatwością układać baterie w stosy (połączenia równoległe i szeregowe).

— KJA
źródło

14

Między innymi z podanych już wcześniej powodów, w 1991 r. Sony skomercjalizowało pierwsze ogniwo litowo-jonowe, a następnie wykorzystało je do zasilania kamery 8 mm. Potrzebowali sposobu, aby szybko i na wielką skalę wyprodukować te nowe baterie. Jednocześnie płyty CD zabijały sprzedaż taśm (pamiętasz kasety?). Ten sam sprzęt, który pokrył taśmę magnetyczną zawiesiną, może być wykorzystany do wytworzenia baterii w ten sam sposób. Zasadniczo mieli mnóstwo sprzętu i fabryk, które zwalniały i wszystko było w kolejce. Właśnie dlatego tak się zaczęło.

To dość dobrze opowiedziana historia w branży i jeśli google znajdziesz prawdopodobnie kilka artykułów na ten temat. Każdy sprzedający nową wersję baterii Lion lub nową technologię baterii lubi prowadzić z nią, aby pokazać, ile lat i jakich nieaktualnych baterii obecnie używasz.

— Jakiś facet od sprzętu
źródło

1

Powiedziałbym, że jest odwrotnie.

Prawie wszystkie komórki alkaliczne (i węgiel cynkowy itp.) Są okrągłe. Kwadratowe pakiety składają się z okrągłych ogniw ( np. 9 V ; większe rozmiary, takie jak baterie do lamp, często wykorzystują ogniwa C lub D wewnętrznie).

Głównymi wyjątkami są kwas ołowiowy i litowy , takie jak baterie do telefonów. Wiele małych urządzeń wielokrotnego ładowania, takich jak odtwarzacze MP3, a nawet mój obecny laptop również korzysta z tych „pryzmatycznych” lub „kieszonkowych” komórek, które minimalizują masę i ciężar opakowania.

Zauważ, że niektóre okrągłe rozmiary ogniw Li są takie same jak zwykłe alkalia (14500 jest takie samo jak AA, ale ~ 3x napięcie, które prowadzi do przydatnych sztuczek w celu zwolnienia miejsca)

— Chris H.
źródło

Z przykładów, które podaje OP, producenci mogą wykorzystać warstwy tych płaskich akumulatorów do wypełnienia prostokątnego obszaru, ale zamiast tego używają raczej ogniw w kształcie cylindrów. Przeczytałem jego pytanie jako „po co okrągłe, skoro mogą po prostu układać te woreczki lub

— rozładowane

@ JPhi1618, mogliby. Mogę spekulować co do powodu, ale nie chciałem podać go w odpowiedzi: 18650 to (prawie) towary - jeden dostawca zawodzi, a ty używasz innego (istnieje limit, ile odpowiedzialny producent może mieszać i dopasowywać) ale komórki ładownic są mniej standardowe (podwójne pozyskiwanie ich wiązało się z problemami Samsunga z eksplodowaniem Notatek). Ogniwa cylindryczne również wydają się mieć wyższe (dis) prądy ładowania, przydatne w niektórych aplikacjach OP, takich jak moja wiertarka (18650).

— Chris H

Jeśli chodzi o zasilacze, mam przykłady obu.

— Chris H

W elektronarzędziach chciałbym też mieć coś trudnego, biorąc pod uwagę, że są one traktowane z grubsza - komórki woreczków powinny znajdować się w mocnej obudowie zewnętrznej, która pokonuje przedmiot ich użycia. Zobacz także użycie Tesli w 18650 roku (IIRC)

— Chris H

Wyobrażam sobie, że pakowanie butli w kwadratowe opakowania pomaga również zapobiegać nadmiernemu gromadzeniu się ciepła, ponieważ między nimi są szczeliny powietrzne, w których płaskie baterie zajmowałyby całą przestrzeń i nie pozwalałyby konwekcji na odprowadzenie ciepła. (IANEE)

— FreeMan

0

Cylinder (lub jeszcze lepiej kula, ale sferyczna bateria nie jest zbyt wygodnym kształtem do użycia wewnątrz urządzenia) jest znacznie bardziej wydajnym zastosowaniem materiału odpornego na ciśnienie wewnętrzne niż pudełko z płaskimi bokami, w przypadku baterii zawiesza się lub przegrzewa.

W kształcie pudełka boki mogą wybrzuszać się na zewnątrz, a następnie odrywać się w miejscu połączenia na krawędziach. Cylinder nie ma żadnych „krawędzi”, z wyjątkiem miejsca, w którym końcówki łączą się z cylindryczną ścianą.

Oprócz rozważań dotyczących analizy naprężeń, kształt o największym stosunku zamkniętego obszaru do obwodu jest również kołem - więc nawet w przypadku pojemnika bezciśnieniowego cylinder wykorzystuje najmniejszą ilość materiału do utrzymania danej objętości. W przypadku tych samych objętości pojemnik o przekroju kwadratowym ma około 27% większą powierzchnię niż pojemnik cylindryczny - a to oznacza 27% mniejszą „masę własną” i koszt materiału.

— alephzero
źródło

Ogniwa cylindryczne są zwykle zaprojektowane tak, aby łatwo odpowietrzały, a nie opierały się ciśnieniu, ponieważ ogniwo, które prawie opierało się ciśnieniu, eksplodowało

— Chris H

0

Najprostszym powodem, dla którego istnieje wiele okrągłych komórek, jest powód, który stwierdza Tek w swoim komentarzu. Baterie składają się z dwóch elektrod oddzielonych elektrolitem, jeden zestaw daje normalne napięcie. Aby zwiększyć pojemność i zdolność prądową, elektrody i separator są zazwyczaj bardzo cienkie i nawijane na „galaretkę”. Najłatwiej to zrobić po prostu zwijając go w cewkę i zamykając w puszce. Stąd okrągłe komórki.

Komórki pryzmatyczne, prostokątne stosowane w telefonach i podobnej elektronice, są wykonane w podobny sposób, są po prostu płaskie i podłużne. Dlatego wiele pryzmatów będzie miało zakrzywioną krawędź.

— Redja
źródło