Mengapa sebagian besar sel ion lithium bulat?

18

Setelah menonton beberapa video penghancuran di YouTube dengan berbagai produk baterai lithium (pengisi daya portabel, baterai laptop, peralatan listrik) semuanya (terlepas dari baterai ponsel / tablet) tampaknya menampilkan sel baterai silinder.

Apakah ada alasan teknis untuk ini, selain karena ukurannya yang seragam sehingga ubin relatif bagus untuk memberikan fleksibilitas pada pabrikan dalam menggabungkan sel?

batteries lithium pengguna27511
sumber
4
Saya mencatat bahwa sejumlah besar baterai, lithium atau tidak, menggunakan faktor bentuk silinder.
Cort Ammon - Kembalikan Monica
13
Baterai (bukan hanya ion lithium) terdiri dari dua bahan yang dipisahkan oleh membran semi-permeabel tipis yang direndam dalam elektrolit. Salah satu cara paling sederhana untuk membuat baterai berkapasitas tinggi bukan menjadi lembaran besar adalah dengan menggulungnya. Kemudian dimasukkan ke dalam tabung logam untuk melindunginya dari menekuk.
τεκ
6
@CortAmmon Sel kimia telah berbentuk silinder sejak lama sebelum pelat digulung. Jarak dari pusat ke luar konstan. Sekarang bahkan sel prismatik telah menggulung piring untuk mendapatkan area permukaan yang luas.
KalleMP
4
Mereka tidak akan muat di tempat baterai.
Andrew Morton

Jawaban:

22

1) Bentuk silinder sangat mudah dibuat - Anda pada dasarnya melipat lapisan di sekitar objek bulat.

2) Untuk alasan yang sama seperti kaleng minuman - bentuk ini adalah sesuatu antara Sphere (kekuatan tinggi dan tahan kerusakan) dan berbentuk kubus (Mudah ditumpuk dan ruang rendah terbuang sia-sia). Ini adalah trade-off terbaik antara kekuatan dan volume.

3) Dengan cara ini Anda dapat dengan mudah menumpuk baterai - (Koneksi Paralel dan Seri).

KJA
sumber
14

Di antara alasan lain yang telah dinyatakan, pada tahun 1991 Sony mengkomersilkan sel lithium-ion pertama dan kemudian menggunakannya untuk menyalakan camcorder 8mm mereka. Mereka membutuhkan cara untuk membuat baterai baru ini dengan cepat dan dalam skala besar. Pada saat yang sama CD membunuh penjualan kaset (ingat kaset?). Peralatan yang sama yang dilapisi pita magnetik dengan bubur dapat digunakan untuk membuat baterai dengan cara yang sama. Jadi pada dasarnya mereka memiliki banyak peralatan dan pabrik yang melambat dan semuanya berbaris. Itu sebabnya itu dimulai dengan cara itu.

Itu adalah cerita yang cukup baik di industri dan jika Anda google Anda mungkin akan menemukan beberapa artikel tentang itu. Semua orang menjajakan beberapa versi baru baterai Lion atau beberapa teknologi baterai baru suka menggunakannya untuk menunjukkan kepada Anda berapa lama dan usang baterai yang Anda gunakan saat ini.

Guy Perangkat Keras
sumber
1

Saya akan mengatakan yang sebaliknya.

Hampir semua sel alkali (dan seng karbon dll) bulat. Paket persegi terdiri dari sel bundar ( misalnya 9V ; ukuran yang lebih besar seperti baterai lentera sering menggunakan sel C atau D secara internal).

Pengecualian utama adalah asam timbal dan lithium , seperti baterai telepon. Banyak perangkat kecil yang dapat diisi ulang seperti pemutar MP3 dan bahkan laptop saya saat ini menggunakan sel "prismatik" atau "kantong" ini , yang meminimalkan curah dan berat kemasan.

Perhatikan bahwa beberapa ukuran sel Li bulat sama dengan alkali umum (14500 sama dengan AA tetapi ~ 3x tegangan yang mengarah pada trik yang berguna untuk membebaskan ruang)

Chris H.
sumber
Dari contoh yang diberikan OP, produsen dapat menggunakan lapisan baterai datar ini untuk mengisi area persegi panjang, tetapi mereka cenderung hanya menggunakan sel berbentuk silinder saja. Saya membaca pertanyaannya sebagai "mengapa ketika mereka bisa menumpuk kantong atau baterai
kosong ini
@ JPhi1618, mereka bisa. Saya dapat berspekulasi tentang alasan tetapi tidak ingin memasukkannya ke dalam jawaban: 18650 adalah (hampir) barang komoditas - satu pemasok mengecewakan Anda dan Anda menggunakan yang lain (ada batas seberapa banyak produsen yang bertanggung jawab dapat mencampur dan mencocokkan) tetapi sel kantong kurang standar (sumber ganda mereka terlibat dalam masalah Samsung dengan Catatan meledak). Sel silinder juga tampaknya memiliki arus muatan (dis) lebih tinggi, berguna dalam beberapa aplikasi OP seperti bor saya (18650-an).
Chris H
Ketika datang ke paket daya, saya punya contoh keduanya.
Chris H
Dalam alat-alat listrik saya juga ingin sesuatu yang sulit mengingat bahwa mereka ditangani secara kasar - sel kantong ingin berada dalam kasing yang kuat yang mengalahkan objek menggunakannya. Lihat juga Tesla menggunakan 18650s (IIRC)
Chris H
Saya akan membayangkan bahwa pengemasan silinder ke dalam paket berbentuk persegi juga membantu mencegah penumpukan panas yang berlebihan karena ada celah udara di antara mereka di mana baterai rata akan menempati semua ruang dan tidak memungkinkan konveksi untuk menarik panas. (IANEE)
FreeMan
0

Silinder (atau bahkan lebih baik, bola, tetapi baterai berbentuk bola bukanlah bentuk yang sangat nyaman untuk digunakan di dalam perangkat) adalah penggunaan bahan yang jauh lebih efisien untuk menahan tekanan internal daripada kotak dengan sisi datar, seandainya baterai gagal atau terlalu panas.

Dengan bentuk kotak, sisi-sisinya dapat menonjol ke luar dan kemudian putus di tempat mereka bergabung di tepinya. Silinder tidak memiliki "tepi" kecuali bagian ujungnya bergabung dengan dinding silinder.

Selain dari pertimbangan analisis tegangan, bentuk dengan rasio terbesar dari area tertutup dengan keliling juga berbentuk lingkaran - jadi bahkan untuk wadah yang tidak bertekanan, silinder menggunakan bahan yang paling sedikit untuk menampung volume yang diberikan. Untuk volume yang sama, wadah berpenampang persegi memiliki luas permukaan sekitar 27% lebih banyak daripada yang berbentuk silinder - dan itu berarti 27% lebih sedikit "bobot mati" dan biaya bahan.

alephzero
sumber
Sel-sel silinder biasanya dirancang untuk melampiaskan dengan mudah daripada menahan tekanan, karena sel yang hampir menolak tekanan akan meledak
Chris H
0

Alasan paling sederhana ada banyak sel bundar adalah alasan yang tek nyatakan dalam komentarnya. Baterai terdiri dari dua elektroda yang dipisahkan oleh elektrolit, satu set memberikan tegangan normal. Untuk meningkatkan kapasitas dan kemampuan saat ini, elektroda dan pemisah biasanya sangat tipis dan digulung menjadi "jelly roll". Cara termudah untuk melakukannya adalah dengan memutarnya menjadi gulungan dan menyegelnya dalam kaleng. Karena itu sel bundar.

Sel prismatik, yang berbentuk persegi panjang yang digunakan dalam telepon dan elektronik serupa, dibuat dengan cara yang sama, mereka hanya lebih datar dan lonjong. Inilah sebabnya banyak prismatik memiliki tepi melengkung.

Redja
sumber