Por que as células de íons de lítio são principalmente redondas?

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Depois de assistir a alguns vídeos destacados no YouTube com vários produtos de bateria de lítio (carregadores portáteis, bateria para laptop, ferramentas elétricas), todos (exceto os telefones celulares / bateria do tablet) parecem apresentar células cilíndricas.

Existe uma razão técnica para isso, que não seja um tamanho uniforme que ladrilha relativamente bem para dar flexibilidade aos fabricantes na incorporação das células?

batteries lithium

— user27511
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Noto que um número notavelmente grande de baterias, de lítio ou não, usa um fator de forma cilíndrico.

— Cort Ammon - Restabelece Monica

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A bateria (não apenas o íon de lítio) consiste em dois materiais separados por uma fina membrana semi-permeável embebida em eletrólito. Uma das maneiras mais simples de tornar uma bateria de alta capacidade e não uma folha grande é enrolá-la. Em seguida, é colocado em um tubo de metal para protegê-lo da flexão.

— τεκ

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@CortAmmon As células químicas são cilíndricas há muito tempo antes do enrolamento das placas. A distância do centro para o exterior é constante. Agora, mesmo células prismáticas enrolaram placas para obter grandes áreas de superfície.

— KalleMP

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Caso contrário, eles não caberiam nos suportes de bateria.

— Andrew Morton

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1) A forma cilíndrica é muito fácil de fabricar - você basicamente dobra as camadas ao redor de um objeto redondo.

2) Pelo mesmo motivo que as latas de bebidas - esse formato é algo entre a esfera (alta resistência e resistência a danos) e o cubóide (fácil de empilhar e pouco espaço é desperdiçado). É o melhor compromisso entre força e volume.

3) Dessa forma, você pode empilhar facilmente as baterias - (conexões paralela e em série).

— KJA
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Entre outras razões já mencionadas, em 1991 a Sony comercializou a primeira célula de íon de lítio e mais tarde a usou para alimentar sua câmera de 8 mm. Eles precisavam de uma maneira de fabricar essas novas baterias rapidamente e em grande escala. Ao mesmo tempo, os CDs estavam matando as vendas de fitas (lembra de fitas cassete?). O mesmo equipamento que revestiu a fita magnética com a pasta pode ser usado para fabricar as baterias da mesma maneira. Então, basicamente, eles tinham um monte de equipamentos e fábricas que estavam desacelerando e tudo estava alinhado. É por isso que começou assim mesmo.

Essa é uma história muito bem contada no setor e, se você pesquisar no Google, provavelmente encontrará alguns artigos sobre ela. Todo mundo vendendo alguma nova versão da bateria Lion ou alguma nova tecnologia de bateria gosta de liderar com ela para mostrar a você a idade e a validade das baterias que você está usando atualmente.

— Um cara de hardware
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Eu diria que o oposto é o caso.

Quase todas as células alcalinas (e carbono de zinco etc.) são redondas. As embalagens quadradas são compostas de células redondas ( por exemplo, 9V ; os tamanhos maiores, como baterias de lanternas, costumam usar células C ou D internamente).

As principais exceções são ácido-chumbo e lítio , como baterias de telefone. Muitos pequenos dispositivos recarregáveis, como MP3 players e até o meu laptop atual, também usam essas células "prismáticas" ou "bolsas" , o que minimiza o volume e o peso da embalagem.

Observe que alguns tamanhos redondos de células Li são iguais aos alcalinos comuns (14500 é o mesmo que AA, mas ~ 3x a voltagem, o que leva a truques úteis para liberar espaço)

— Chris H
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A partir dos exemplos que o OP fornece, os fabricantes podem usar camadas dessas baterias planas para preencher uma área retangular, mas tendem a usar apenas células em forma de cilindro. Eu li a pergunta como "por rodada, quando eles só poderiam ser empilhamento estas baterias bolsa ou apartamento?" ...

— JPhi1618

@ JPhi1618, eles poderiam. Posso especular sobre o motivo, mas não quis colocá-lo na resposta: os 18650s são (quase) itens de commodities - um fornecedor o decepciona e você usa outro (há um limite de quanto um fabricante responsável pode misturar e combinar) mas as células das bolsas são menos padronizadas (a compra dupla delas estava implicada nos problemas da Samsung com a explosão do Notes). As células cilíndricas também parecem ter correntes de (des) carga mais altas, úteis em algumas aplicações do OP, como a minha broca (18650s).

— Chris H

Quando se trata de power packs, tenho exemplos de ambos.

— Chris H

Nas ferramentas elétricas, eu também gostaria de algo difícil, uma vez que elas são manuseadas de maneira grosseira - as células das bolsas gostariam de estar em uma caixa externa forte que derrote o objeto de usá-las. Veja também o uso de 18650s por Tesla (IIRC)

— Chris H

Eu imagino que empacotar cilindros em embalagens quadradas também ajuda a evitar o acúmulo excessivo de calor, uma vez que existem intervalos de ar entre eles, onde as baterias gastas ocupariam todo o espaço e não permitiriam a convecção para retirar algum calor. (IANEE)

— FreeMan

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Um cilindro (ou melhor ainda, uma esfera, mas uma bateria esférica não é uma forma muito conveniente de usar dentro de um dispositivo) é um uso muito mais eficiente do material para resistir à pressão interna do que uma caixa com lados planos, caso a bateria falha ou superaquece.

Com uma forma de caixa, os lados podem protuberar para fora e depois se separar onde se juntam nas bordas. Um cilindro não possui "arestas", exceto onde as peças finais se juntam à parede cilíndrica.

Além das considerações da análise de tensão, a forma com a maior proporção de área fechada e circunferência também é um círculo - portanto, mesmo para um contêiner não pressurizado, um cilindro usa o menor material para armazenar um determinado volume. Para os mesmos volumes, um contêiner de seção quadrada tem cerca de 27% a mais de superfície do que cilíndrico - e isso significa 27% menos "peso morto" e custo de material.

— alephzero
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Células cilíndricos são geralmente concebidos para escoar facilmente, em vez de resistir à pressão, como uma célula que quase pressão resistiu iria explodir

— Chris H

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A razão mais simples pela qual existem muitas células redondas é a razão pela qual tek afirma em seu comentário. As baterias consistem em dois eletrodos separados por um eletrólito, um conjunto fornece a tensão normal. Para aumentar a capacidade e a capacidade de corrente, os eletrodos e o separador são tipicamente muito finos e são enrolados em um "rolo de geléia". A maneira mais fácil de fazer isso é simplesmente enrolá-lo em uma bobina e selá-lo em uma lata. Daí as células redondas.

As células prismáticas, as retangulares usadas em telefones e eletrônicos semelhantes, são fabricadas de maneira semelhante, são simplesmente mais planas e oblongas. É por isso que muitos prismáticos terão uma borda curvada.

— Redja
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