Cos' e'una cella cilindrica?

Una cella cilindrica è un tipo di batteria ricaricabile (o talvolta primaria) in cui i componenti principali sono arrotolati ("jelly roll") e alloggiati all'interno di una rigida,contenenti, in peso, 0,25% o più di acciaio o di alluminioSono uno dei fattori di forma della batteria più comuni e maturi.

Ecco una ripartizione delle loro caratteristiche principali:

Forma

Come suggerisce il nome, hanno una forma cilindrica, simile a una batteria AA standard, ma spesso molto più grande.

Composizione strutturale

Una tipica cella cilindrica è costituita da un alloggiamento, un tappo, un elettrodo positivo, un elettrodo negativo, un separatore, un elettrolita, un elemento ptc, una guarnizione, una valvola di sicurezza, ecc.il rivestimento della batteria è il terminale negativo della batteriaLa cassa della batteria è realizzata in piastra di acciaio nichellata.

• • Jelly Roll: Il nucleo è costituito da sottili fogli di materiale anodico, materiale catodico e separatore arrotolati insieme in una spirale ("jelly roll").

  • Confezione in metallo: il rotolo di gelatina è inserito in un cilindro di metallo resistente, che offre un'eccellente stabilità meccanica e protezione.

  • Elettrolita: L'elettrolita liquido riempie lo spazio all'interno della lattina e tra gli strati degli elettrodi.

  • terminali: i terminali positivi (+) e negativi (-) si trovano in ciascuna estremità del cilindro.mentre il terminale negativo è la base piatta (o viceversa a seconda della progettazione).

  • Ventilazione di sicurezza: caratteristica critica progettata per la rottura e il rilascio di pressione in caso di accumulo di gas interno a causa di surriscaldamento o malfunzionamento, impedendo l'esplosione.

Modelli comuni

Le celle cilindriche agli ioni di litio sono di solito rappresentate da cinque cifre.la terza e la quarta cifra indicano l'altezza della batteria, e la quinta cifra indica la rotondità.

• 18650:Il tipo piu' famoso. ~18 mm di diametro, ~65 mm di altezza.

• 21700:~ 21 mm di diametro, ~ 70 mm di altezza. Sempre più popolare, offrendo una capacità / potenza superiore a 18650. Utilizzato in modelli Tesla più recenti, e-bike, utensili elettrici.

• 26650:Spesso usato in applicazioni ad alta potenza come torce più grandi o stoccaggio solare.

• 4680:Il nuovo formato più grande di Tesla progettato per una maggiore densità energetica, potenza e produzione semplificata.

• Altri:Esistono molte altre dimensioni (14500, 10440, 32650 ecc.).

Vantaggi

• Mature & Proven: decenni di perfezionamento della produzione portano ad un'elevata affidabilità e qualità costante.
• Robusto e durevole: il rigido involucro in metallo fornisce eccellente resistenza meccanica, resistenza alla frantumazione e protezione.
• Eccellente gestione termica: la forma cilindrica e il metallo possono trasferire in modo efficiente il calore generato durante il funzionamento all'ambiente esterno o a un sistema di raffreddamento.Questo è fondamentale per le prestazioni e la sicurezza.
• Efficienza produttiva: esistono linee di produzione altamente automatizzate e ad alto volume, mantenendo i costi relativamente bassi.
• Standardizzazione: le dimensioni standard consentono una più facile integrazione in diversi pacchetti di batterie e compatibilità tra produttori.
• Sicurezza: la cassa resistente contiene i guasti interni e l'apertura di pressione fornisce un rilascio di sicurezza critico.

Svantaggi

• Inefficienza dell'imballaggio: quando imballato in un modulo/imballaggio di batterie rettangolare, la forma rotonda intrinseca crea spazi vuoti tra le celle,riducendo la densità energetica volumetrica complessiva delimballaggioin confronto alle celle prismatiche o a celle a sacchetto.
• Assemblaggio complesso del pacchetto: la costruzione di grandi pacchetti di batterie richiede molte celle individuali (migliaia in un EV), insieme a cablaggi complessi, busbar e connessioni del sistema di gestione della batteria (BMS).
• Peso: l'involucro in metallo aumenta il peso rispetto alle celle di sacchetto.
• Gradiente termico: nelle celle cilindriche molto grandi (come il 4680), gestire il calore uniformemente attraverso il rotolo di gelatina più grande può essere una sfida.

Applicazioni comuni

• Veicoli elettrici: Tesla (storicamente 18650/21700, ora 4680), Lucid, Rivian e altri.
• Biciclette elettriche/Scooter
• Strumenti elettrici(Foratrici, seghe, ecc.)
• Calcolatori portatili
• Lampade di accensione
• Elettronica portatile
• Elettronica di consumo (Vape, ecc.)
• Sistemi stazionari di stoccaggio dell'energia (ESS)

In sostanza

Una cella cilindrica è una batteria robusta, standardizzata e affidabile in cui gli elettrodi sono arrotolati in una spirale e alloggiati in un tubo di metallo forte.durabilità, e la produzione matura lo rendono una scelta dominante, soprattutto per applicazioni che richiedono un'elevata potenza e affidabilità, nonostante alcune inefficienze del packaging.La forte dipendenza di Tesla da loro per i veicoli elettrici ha aumentato significativamente la loro importanza negli ultimi anni.