Warum sind Lithium-Ionen-Zellen meist rund?

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Nachdem Sie sich auf YouTube einige Abrissvideos mit verschiedenen Lithiumbatterieprodukten (tragbare Ladegeräte, Laptopbatterien, Elektrowerkzeuge) angesehen haben, scheinen sie alle (mit Ausnahme von Mobiltelefonen / Tablet-Batterien) zylindrische Batteriezellen zu haben.

Gibt es einen technischen Grund dafür, abgesehen von einer einheitlichen Größe, die Fliesen relativ gut abdeckt, um den Herstellern Flexibilität beim Einbau der Zellen zu geben?

batteries lithium

— user27511
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Ich stelle fest, dass eine bemerkenswert große Anzahl von Batterien, ob Lithium oder nicht, einen zylindrischen Formfaktor verwendet.

— Cort Ammon - Reinstate Monica

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Die Batterie (nicht nur Lithium-Ionen) besteht aus zwei Materialien, die durch eine dünne, in Elektrolyt getränkte, semipermeable Membran getrennt sind. Eine der einfachsten Möglichkeiten, aus einer Hochleistungsbatterie ein Blatt zu machen, ist das Aufrollen. Dann wird es in ein Metallrohr gesteckt, um es vor Verbiegung zu schützen.

— τεκ

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@CortAmmon Chemische Zellen waren lange Zeit zylindrisch, bevor die Platten aufgerollt wurden. Der Abstand vom Zentrum nach außen ist konstant. Jetzt haben sogar prismatische Zellen Platten aufgerollt, um große Oberflächen zu gewinnen.

— KalleMP

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Sie würden sonst nicht in Batteriehalter passen.

— Andrew Morton

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1) Die zylindrische Form ist sehr einfach herzustellen - Sie falten die Schichten grundsätzlich um einen runden Gegenstand.

2) Aus dem gleichen Grund wie Getränkedosen - diese Form ist etwas zwischen der Kugel (hochfest und widerstandsfähig gegen Beschädigungen) und dem Quader (einfach zu stapeln und wenig Platz wird verschwendet). Es ist der beste Kompromiss zwischen Stärke und Volumen.

3) Auf diese Weise können Sie die Batterien einfach stapeln - (Parallel- und Reihenschaltung).

— KJA
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Unter anderem wurde bereits 1991 von Sony die erste Lithium-Ionen-Zelle auf den Markt gebracht und später für die Stromversorgung ihres 8-mm-Camcorders verwendet. Sie brauchten eine Möglichkeit, diese neuen Batterien schnell und in großem Maßstab herzustellen. Zur gleichen Zeit brachten CDs den Verkauf von Kassetten zum Erliegen (erinnern Sie sich an Kassetten?). Dieselbe Ausrüstung, mit der Magnetband mit Schlamm beschichtet wurde, könnte auf dieselbe Weise zur Herstellung von Batterien verwendet werden. Im Grunde genommen hatten sie eine Reihe von Geräten und Fabriken, die langsamer wurden, und alles stand in einer Reihe. Deshalb hat es sowieso so angefangen.

Das ist eine ziemlich gut erzählte Geschichte in der Branche und wenn Sie googeln, werden Sie wahrscheinlich ein paar Artikel darüber finden. Jeder, der eine neue Version der Lion-Batterie oder eine neue Batterietechnologie vertreibt, zeigt Ihnen gerne, wie alt und veraltet die Batterien sind, die Sie derzeit verwenden.

— Ein Hardware-Typ
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Ich würde sagen, das Gegenteil ist der Fall.

Fast alle alkalischen Zellen (und Zinkkohlenstoff usw.) sind rund. Die quadratischen Packungen bestehen aus runden Zellen ( z. B. 9 V ; bei größeren Größen wie Laternenbatterien werden häufig C- oder D-Zellen intern verwendet).

Die Hauptausnahmen sind Blei und Lithium , wie z. B. Telefonbatterien. Viele kleine wiederaufladbare Geräte wie MP3-Player und sogar mein aktueller Laptop verwenden ebenfalls diese "prismatischen" oder "Beutel" -Zellen, die den Packungsumfang und das Gewicht minimieren.

Beachten Sie, dass einige runde Li-Zellen die gleiche Größe haben wie die üblichen Alkalien (14500 ist die gleiche wie AA, aber ~ 3x die Spannung, die zu nützlichen Tricks führt, um Speicherplatz freizugeben).

— Chris H
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Nach den Beispielen des OP könnten Hersteller Schichten dieser Flachbatterien verwenden, um einen rechteckigen Bereich auszufüllen, aber sie tendieren dazu, stattdessen nur zylinderförmige Zellen zu verwenden. Ich las seine Frage als "warum rund, wenn sie gerade diese Tasche oder

— leere

@ JPhi1618, könnten sie. Ich kann über die Gründe spekulieren, wollte es aber nicht in die Antwort schreiben: 18650s sind (fast) Gebrauchsgegenstände - ein Lieferant lässt Sie im Stich und Sie verwenden einen anderen (es gibt eine Grenze, wie viel ein verantwortlicher Hersteller mischen und anpassen kann) Beutelzellen sind jedoch weniger Standard (die doppelte Beschaffung war mit Samsungs Problemen bei der Explosion von Notizen verbunden). Zylinderzellen scheinen auch höhere (Ent-) Ladeströme zu haben, was in einigen OP-Anwendungen wie meinem Bohrer (18650) nützlich ist.

— Chris H

Wenn es um Kraftpakete geht, habe ich Beispiele für beide.

— Chris H

Bei Elektrowerkzeugen würde ich mir auch etwas zähes wünschen, da sie grob behandelt werden - Beutelzellen würden sich in einem starken Außengehäuse befinden wollen, das das Objekt, das sie verwendet, zunichte macht. Siehe auch Teslas Einsatz von 18650s (IIRC)

— Chris H

Ich würde mir vorstellen, dass das Verpacken von Zylindern in quadratische Packungen auch dazu beiträgt, übermäßige Wärmestauung zu vermeiden, da sich zwischen ihnen Luftspalte befinden, in denen leere Batterien den gesamten Raum einnehmen und keine Konvektion Wärme abführen kann. (IANEE)

— FreeMan

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Ein Zylinder (oder noch besser eine Kugel, aber eine kugelförmige Batterie ist keine sehr bequeme Form für die Verwendung in einem Gerät) ist eine wesentlich effizientere Verwendung von Material, um dem Innendruck zu widerstehen, als eine Box mit flachen Seiten, falls die Batterie ausfällt oder überhitzt.

Bei einer Kastenform können sich die Seiten nach außen wölben und dann dort abbrechen, wo sie sich an den Rändern verbinden. Ein Zylinder hat keine "Kanten", es sei denn, die Endstücke verbinden sich mit der zylindrischen Wand.

Abgesehen von den Überlegungen zur Spannungsanalyse ist die Form mit dem größten Verhältnis von umschlossener Fläche zu Umfang auch ein Kreis. Selbst bei drucklosen Behältern verwendet ein Zylinder das geringste Material, um ein bestimmtes Volumen aufzunehmen. Bei gleichem Volumen hat ein Behälter mit quadratischem Querschnitt ungefähr 27% mehr Oberfläche als ein zylindrischer Behälter - und das bedeutet 27% weniger "Eigengewicht" und Materialkosten.

— Alephzero
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Zylinderzellen sind normalerweise so konstruiert, dass sie leicht entlüften, anstatt dem Druck zu widerstehen, da eine Zelle, die dem Druck fast widerstehen würde, explodieren würde

— Chris H

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Der einfachste Grund, warum es viele runde Zellen gibt, ist der Grund, den Tek in seinem Kommentar angibt. Die Batterien bestehen aus zwei Elektroden, die durch einen Elektrolyten getrennt sind. Ein Satz gibt die normale Spannung an. Um die Kapazität und Strombelastbarkeit zu erhöhen, sind die Elektroden und der Separator typischerweise sehr dünn und werden zu einer "Geleerolle" aufgewickelt. Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, es einfach in eine Spule aufzuwickeln und in einer Dose zu verschließen. Daher die runden Zellen.

Prismatische Zellen, die rechteckigen, die in Telefonen und ähnlichen elektronischen Geräten verwendet werden, werden auf ähnliche Weise hergestellt. Sie sind einfach flacher und länglich. Aus diesem Grund haben viele Prismatiker eine gekrümmte Kante.

— Redja
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