Zylindrische und prismatische Zellen sind die besten Optionen auf dem Markt für den AufbauLithium-BatterienBevor Sie die Batterie für die gewünschte Anwendung kaufen, sollten Sie die folgenden Vor- und Nachteile der einzelnen Zelltypen berücksichtigen.

Zylindrische Zellen

Die zylindrische Zelle zählt nach wie vor zu den am weitesten verbreiteten Verpackungsformen. Ihre überlegene Eigenschaft ermöglicht eine einfache Herstellung und eine ausgezeichnete mechanische Stabilität. Zylinderförmige Behälter halten hohen inneren Belastungen stand, ohne sich zu verformen.

Viele zylindrische Lithium- und Nickelzellen verfügen über einen PTC-Schalter (Positive Thermal Coefficient). Bei zu hohem Stromfluss erhitzt sich das normalerweise leitfähige Polymer und wird elektrisch widerstandsfähig. Dadurch wird der Stromfluss unterbrochen und ein Kurzschlussschutz gewährleistet. Sobald der Kurzschluss behoben ist, kühlt der PTC-Schalter ab und wird wieder leitfähig.

Die meisten zylindrischen Zellen verfügen über einen Druckentlastungsmechanismus. Die einfachste Bauart nutzt eine Membrandichtung, die unter hohem Druck reißt. Nach dem Membranbruch können Leckagen und Austrocknung auftreten. Wiederverschließbare Entlüftungsventile mit Federmechanismus sind daher vorzuziehen. Einige Lithium-Ionen-Akkus für Endverbraucher sind mit einer Ladeunterbrechungsvorrichtung (CID) ausgestattet, die den Akku bei zu hohem Druckaufbau physikalisch und unwiderruflich trennt.

Zylindrische BatterienSie sind häufig in einer Vielzahl elektronischer Geräte zu finden, von Taschenlampen und Fernbedienungen bis hin zu tragbaren Elektronikgeräten wie Laptops und Smartphones.

Prismatische Zellen

Die Anfang der 1990er-Jahre eingeführte moderne Prismenzelle erfüllt die Nachfrage nach dünneren Bauformen. Elegant verpackt in einer Schachtel, die an Kaugummi oder einen kleinen Schokoriegel erinnert, nutzen Prismenzellen den verfügbaren Platz durch ihre Schichtung optimal aus. Andere Designs sind gewickelt und zu einer Art pseudo-prismatischer Geleerolle flachgedrückt. Diese Zellen finden sich vorwiegend in Mobiltelefonen, Tablets und flachen Laptops mit Kapazitäten von 800 mAh bis 4.000 mAh. Es gibt kein einheitliches Format; jeder Hersteller entwickelt sein eigenes.

Prismatische Zellen sind auch in großen Formaten erhältlich. Die in geschweißten Aluminiumgehäusen untergebrachten Zellen liefern Kapazitäten von 20–50 Ah und werden hauptsächlich für elektrische Antriebe in Hybrid- und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Abbildung 5 zeigt die prismatische Zelle.

Prismatische Zellen sind heutzutage aufgrund ihrer hohen Kapazität am beliebtesten. Durch ihre Form lassen sich problemlos vier Batterien gleichzeitig zu einem Akkupack verbinden.

Vorteile zylindrischer Formen

Die zylindrische Zellkonstruktion zeichnet sich durch gute Zyklenfestigkeit, lange Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit aus, ist jedoch aufgrund von Hohlräumen schwer und weist eine geringe Packungsdichte auf.

Die zylindrische Zellenbatterie zeichnet sich durch ihre Robustheit und Widerstandsfähigkeit aus, da ihr Gehäuse sie optimal schützt. Dadurch sind die Batterien auch bei hohen Temperaturen unempfindlicher. Ihre Stoßfestigkeit ist ebenfalls hervorragend, weshalb diese Batterie häufig in Elektrofahrzeugen eingesetzt wird. Um Spannung und Kapazität zu erhöhen, werden viele Zellen in Reihe und parallel geschaltet. Fällt eine Zelle aus, sind die Auswirkungen auf die gesamte Batterie gering.

Typische Anwendungsbereiche für zylindrische Zellen sind Elektrowerkzeuge, medizinische Instrumente, Laptops und E-Bikes. Um innerhalb einer bestimmten Größe Variationen zu ermöglichen, verwenden Hersteller Teilzellen, beispielsweise halbe und dreiviertel Zellen. Nickel-Cadmium bietet die größte Auswahl an Zellen. Einige Hersteller wechselten zu Nickel-Metallhydrid, jedoch nicht zu Lithium-Ionen, da sich für diese Technologie eigene Formate etablierten.

Prismatische Nachteile

Prismatische Zellen bestehen aus vielen positiven und negativen Elektroden, die eng beieinander liegen, was Kurzschlüsse und Inkonsistenzen begünstigt. Sie verschleißen schneller, da das Wärmemanagement weniger effizient ist und sie unter hohem Druck relativ empfindlich auf Verformungen reagieren. Weitere Nachteile sind die begrenzte Anzahl an Standardgrößen und die höheren durchschnittlichen Stromkosten pro Stunde. Auch die Verwaltung dieser Zellen durch das Batteriemanagementsystem (BMS) gestaltet sich aufgrund der vorhandenen Kapazität komplex.

Wählen Sie Ihre Zelle

Bei der Wahl des Zelldesigns Ihrer Lithiumbatterie spielen meist Platz-, Kosten- und Sicherheitsaspekte eine Rolle.

Wenn Ihre Lithium-Anwendung hohe Leistung, Performance und Langlebigkeit erfordert und der Platzbedarf weniger wichtig ist, sollten Sie eine zylindrische Zelle in Betracht ziehen. Bei Überlastungsproblemen bietet die zylindrische Zelle ein verbessertes Sicherheitsprofil. Benötigt Ihre Lithium-Anwendung hingegen viel Leistung auf kleinem Raum und sind Sie bereit, die Kosten zu tragen, ist eine prismatische Zelle die beste Wahl.

Aktuell dominiert das kostengünstige zylindrische Modell den Markt. Da jedoch neue Produkte zunehmend platzsparende Lösungen erfordern, die Batterietechnologie Fortschritte macht und sich die Preise ändern, wird mit einer steigenden Nachfrage nach prismatischen Zellen gerechnet.

Wenn Sie sich immer noch nicht sicher sind, welcher Lithiumzellentyp für Sie der richtige ist, sollten Sie die Zusammenarbeit mit einem Experten in Betracht ziehen.etablierter Partner fähigum Ihnen dabei zu helfen, eine kluge Kaufentscheidung zu treffen, die Ihren spezifischen Bedürfnissen entspricht.