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¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las baterías bobinadas?

Dec 14, 2023   Pageview:125

Se utiliza un proceso de fabricación específico de devanados para producir ciertos tipos de baterías, particularmente baterías de iones de litio. Este proceso implica enrollar los materiales del electrodo, típicamente un cátodo y un ánodo, junto con un material separador, en una bobina o espiral fuertemente enrollada. La estructura resultante, conocida como rollo de gelatina o gelatina de electrodo, forma el núcleo de la celda de la batería.

Las baterías bobinadas ofrecen varias ventajas sobre otros métodos de fabricación, particularmente para las baterías de iones de litio. Estas ventajas incluyen:

Alta densidad de energía:

El bobinado permite una disposición más compacta y eficiente de los materiales de los electrodos, lo que conduce a una mayor densidad de energía para la batería. Esto se debe a que el bobinado maximiza la superficie de los materiales de los electrodos, lo que aumenta la cantidad de energía que se puede almacenar.

Rendimiento eléctrico mejorado:

El enrollado apretado de los materiales de los electrodos da como resultado una menor resistencia interna, lo que mejora el rendimiento eléctrico de la batería. Una menor resistencia interna significa que se pierde menos energía durante los ciclos de carga y descarga, lo que prolonga la vida útil de la batería y mejora la eficiencia.

Mayor flexibilidad en el diseño de celdas:

El bobinado puede adaptarse a una gama más amplia de formas y tamaños de celdas en comparación con los métodos de apilamiento. Esta flexibilidad es particularmente importante para aplicaciones donde el espacio es limitado, como en dispositivos electrónicos portátiles.

Célula de batería LiFePO4 cuadrada de baja temperatura de 3.2V 20Ah
Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

Velocidad de producción más rápida:

Las baterías bobinadas se pueden producir más rápidamente que las baterías apiladas, ya que el proceso de bobinado está más automatizado. Esta velocidad de producción más rápida puede ayudar a reducir el costo de las baterías y hacer que estén más disponibles.

Seguridad mejorada:

Las baterías enrolladas pueden ser más seguras que las baterías apiladas mediante el uso de un diseño de rollo de gelatina, que elimina la necesidad de pestañas que pueden ser propensas a fallar. Esto puede ayudar a reducir el riesgo de cortocircuitos y otros riesgos de seguridad.

Pequeño volumen, gran capacidad:

Una de las ventajas clave de las baterías de bobinado es su alta densidad de energía. Esto significa que pueden almacenar una gran cantidad de energía en un espacio relativamente pequeño. Esto se debe al enrollado apretado de los materiales de los electrodos, lo que maximiza el área de superficie de los electrodos y aumenta la cantidad de energía que se puede almacenar.

La alta densidad de energía de las baterías bobinadas las hace muy adecuadas para aplicaciones donde el espacio es limitado, como en dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos. También las hace más eficientes que otros tipos de baterías, ya que pueden almacenar más energía por unidad de peso.

Batería rugosa 11.1V 7800mAh del polímero del ordenador portátil de la densidad de alta energía de la baja temperatura
Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

Buena estabilidad y larga vida útil

Una de las principales ventajas de las baterías de bobinado es su buena estabilidad y su larga vida útil. Esto significa que pueden mantener su rendimiento y capacidad durante un largo período de tiempo, incluso en condiciones adversas. Esto se debe a los siguientes factores

El bobinado apretado de los materiales de los electrodos:

El enrollado apretado de los materiales de los electrodos en las baterías de bobinado reduce la cantidad de movimiento y tensión en los electrodos, lo que ayuda a evitar que se degraden con el tiempo.

El uso de materiales de alta calidad:

Las baterías de bobinado suelen estar fabricadas con materiales de alta calidad diseñados para resistir el desgaste. Esto incluye el uso de materiales de electrodos duraderos, un material separador fuerte y un electrolito robusto.

El uso de revestimientos protectores:

Las baterías de bobinado suelen estar recubiertas con capas protectoras que ayudan a prevenir la corrosión y otros daños. Esto puede prolongar aún más la vida útil de la batería.

La buena estabilidad y la larga vida útil de las baterías de bobinado las hacen adecuadas para aplicaciones donde la confiabilidad es importante, como en dispositivos médicos, equipos industriales y redes eléctricas.

Desventajas de las baterías enrolladas:

Si bien las baterías de bobinado ofrecen varias ventajas, también presentan algunos desafíos y posibles inconvenientes. Estas desventajas pueden surgir durante el proceso de fabricación, durante el funcionamiento con batería o debido a defectos del material. Estas son algunas de las desventajas comunes de las baterías bobinadas:

Proceso de fabricación complejo:

El bobinado de baterías requiere maquinaria especializada y un control preciso de la tensión, la alineación y la temperatura, lo que las convierte en un proceso de fabricación más complejo y costoso en comparación con los métodos de apilamiento.

Susceptibilidad a defectos:

El proceso de bobinado apretado puede provocar defectos en las capas de los electrodos, como arrugas, pliegues o delaminación. Estos defectos pueden aumentar la resistencia interna, reducir la capacidad de la batería y plantear posibles riesgos de seguridad.

Dificultad en el Control de Calidad:

Garantizar una calidad constante y detectar defectos durante el proceso de bobinado puede resultar complicado debido a la complejidad de la estructura del electrodo y al bobinado apretado.

Potencial de cortocircuitos:

Una alineación inadecuada o defectos en el material del separador pueden aumentar el riesgo de cortocircuitos, especialmente durante el bobinado o la manipulación.

Estrés interno:

La flexión de las placas de los electrodos durante el bobinado puede inducir tensión interna, lo que puede provocar la deformación del rollo de gelatina y una distribución desigual de la corriente, lo que afecta el rendimiento y la vida útil de la batería.

Flexibilidad limitada en el diseño de celdas:

Si bien el bobinado puede adaptarse a una variedad de formas de celdas, puede no ser tan versátil como los métodos de apilamiento para ciertas aplicaciones o factores de forma.

Caro, baja densidad de energía

El alto coste de enrollar las baterías es una desventaja importante. La maquinaria especializada y el control preciso requerido durante el proceso de fabricación contribuyen a mayores gastos de producción en comparación con métodos de producción de baterías más simples, como el apilamiento. El costo de enrollar las baterías puede verse exacerbado aún más por la necesidad de materiales de alta calidad, como materiales duraderos para electrodos, un material separador fuerte y un electrolito robusto. Esto puede hacer que las baterías de bobinado sean menos asequibles para determinadas aplicaciones o mercados sensibles a los precios.

Susceptibilidad a factores ambientales:

Las baterías bobinadas pueden ser más sensibles a factores ambientales como vibraciones, temperaturas extremas o humedad, lo que puede afectar su rendimiento y longevidad.

Preocupaciones de seguridad:

El manejo inadecuado o el daño a las baterías de bobinado pueden aumentar el riesgo de fuga de electrolito, fuga térmica o peligro de incendio.

Opciones de reciclaje limitadas:

La compleja estructura de las baterías bobinadas puede hacer que el reciclaje sea más desafiante, aumentando el impacto ambiental y reduciendo la recuperación de recursos.

Puntos de vista finales:

El mecanismo de bobinado para fabricar baterías es muy útil para fabricar baterías de gran calidad. Las baterías tienen diversas ventajas y desventajas.

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