ทำไมลิเธียมไอออนเซลล์ส่วนใหญ่เป็นทรงกลม?

18

หลังจากดูวิดีโอที่ฉีกลงบน YouTube ด้วยผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ลิเธียมหลายชนิด (เครื่องชาร์จแบบพกพาแบตเตอรี่แล็ปท็อปเครื่องมือไฟฟ้า) พวกเขาทั้งหมด (นอกเหนือจากโทรศัพท์มือถือ / แบตเตอรี่แท็บเล็ต) ดูเหมือนจะมีเซลล์แบตเตอรี่ทรงกระบอก

มีเหตุผลทางเทคนิคหรือไม่สำหรับเรื่องนี้นอกเหนือจากขนาดที่เท่ากันซึ่งทำให้ผู้ผลิตมีความยืดหยุ่นในการรวมเซลล์หรือไม่

batteries lithium

— user27511
แหล่งที่มา

4

ฉันทราบว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจำนวนมากอย่างน่าทึ่งหรือไม่ใช้รูปทรงกระบอก

— Cort Ammon - Reinstate Monica

13

แบตเตอรี่ (ไม่ใช่แค่ลิเธียมไอออน) ประกอบด้วยวัสดุสองอย่างคั่นด้วยเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้บาง ๆ ที่แช่ในอิเล็กโทรไลต์ วิธีที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งในการสร้างแบตเตอรี่ความจุสูงไม่ใช่แผ่นงานขนาดใหญ่คือการม้วนขึ้น จากนั้นใส่ในท่อโลหะเพื่อป้องกันการดัด

— τεκ

6

@CortAmmon เซลล์เคมีทรงกระบอกมาเป็นเวลานานก่อนที่แผ่นเหล็กจะถูกรีด ระยะทางจากจุดศูนย์กลางสู่ด้านนอกเป็นค่าคงที่ ตอนนี้แม้แต่เซลล์ปริซึมก็ได้สะสมแผ่นเพื่อให้ได้พื้นที่ผิวขนาดใหญ่

— KalleMP

4

พวกเขาจะไม่พอดีกับที่ใส่แบตเตอรี่อย่างอื่น

— Andrew Morton

22

1) รูปทรงกระบอกนั้นง่ายในการผลิต - โดยทั่วไปคุณจะพับเลเยอร์รอบวัตถุทรงกลม

2) ด้วยเหตุผลเดียวกับกระป๋องเครื่องดื่ม - รูปร่างนี้เป็นบางสิ่งบางอย่างระหว่าง Sphere (ความแข็งแรงสูงและความต้านทานต่อความเสียหาย) และ Cuboid (ง่ายต่อการสแต็คและพื้นที่ว่างเปล่าต่ำ) เป็นการแลกเปลี่ยนที่ดีที่สุดระหว่างความแข็งแกร่งและปริมาณ

3) วิธีนี้คุณสามารถตั้งแบตเตอรี่ได้อย่างง่ายดาย - (การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม)

— KJA
แหล่งที่มา

14

ด้วยเหตุผลอื่น ๆ ที่กล่าวมาแล้วในปี 1991 Sony ได้ทำการผลิตเซลล์ลิเธียมไอออนตัวแรกและต่อมาก็ใช้พลังงานกล้อง 8 มม. พวกเขาต้องการวิธีในการสร้างแบตเตอรี่ใหม่เหล่านี้อย่างรวดเร็วและมีขนาดใหญ่ ในขณะเดียวกันซีดีก็ฆ่าการขายเทป (จำเทปคาสเซ็ตได้หรือไม่) อุปกรณ์เดียวกับที่ใช้เทปแม่เหล็กที่เคลือบด้วยสารละลายอาจใช้ทำแบตเตอรี่ในลักษณะเดียวกัน โดยพื้นฐานแล้วพวกเขามีอุปกรณ์และโรงงานจำนวนมากที่ชะลอความเร็วลงและมีการเรียงตัวกันทุกอย่าง นั่นเป็นเหตุผลที่มันเริ่มต้นด้วยวิธีนั้น

นั่นเป็นเรื่องเล่าที่ค่อนข้างดีในอุตสาหกรรมและถ้าคุณ google คุณอาจพบบทความเกี่ยวกับมัน ทุกคนเร่ขายแบตเตอรี่ Lion รุ่นใหม่หรือเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่บางรุ่นชอบที่จะนำไปใช้เพื่อแสดงให้คุณเห็นว่าแบตเตอรี่ที่คุณใช้อยู่ในปัจจุบันเป็นรุ่นเก่าและล้าสมัยแล้ว

— ฮาร์ดแวร์บางคน
แหล่งที่มา

1

ฉันจะบอกว่าตรงข้ามเป็นกรณี

เซลล์อัลคาไลน์เกือบทั้งหมด (และสังกะสีคาร์บอนเป็นต้น) เป็นทรงกลม แพ็ค square-ish ประกอบด้วยเซลล์ทรงกลม ( เช่น 9V ; ขนาดที่ใหญ่กว่าเช่นแบตเตอรี่ตะเกียงมักใช้เซลล์ C หรือ D ภายใน)

ข้อยกเว้นหลักคือกรดตะกั่วและลิเธียมเช่นแบตเตอรี่โทรศัพท์ อุปกรณ์ที่สามารถชาร์จใหม่ได้จำนวนมากเช่นเครื่องเล่น MP3 และแม้แต่แล็ปท็อปปัจจุบันของฉันก็ใช้เซลล์"ปริซึม" หรือ "กระเป๋า"เหล่านี้ได้เช่นกันซึ่งช่วยลดปริมาณบรรจุภัณฑ์และน้ำหนัก

โปรดทราบว่าเซลล์ Li ขนาดกลมบาง ๆ จะเหมือนกับอัลคาไลน์ทั่วไป (14500 เหมือนกับ AA แต่ ~ 3x แรงดันซึ่งนำไปสู่เทคนิคที่มีประโยชน์เพื่อเพิ่มพื้นที่ว่าง)

— Chris H
แหล่งที่มา

จากตัวอย่างที่ OP ให้ผู้ผลิตสามารถใช้เลเยอร์ของแบตเตอรี่แบนเหล่านี้เพื่อเติมเต็มพื้นที่สี่เหลี่ยม แต่พวกเขามักจะใช้เซลล์รูปทรงกระบอกแทน ฉันอ่านคำถามของเขาเป็น "ทำไมรอบเมื่อพวกเขาสามารถเพียงแค่วางกระเป๋าหรือแบตเตอรี่แบนเหล่านี้?" ...

— JPhi1618

@ JPhi1618 พวกเขาทำได้ ฉันสามารถคาดเดาได้ว่าเหตุผล แต่ไม่ต้องการใส่ไว้ในคำตอบ: 18650 เป็นสินค้าโภคภัณฑ์ (เกือบ) - ซัพพลายเออร์รายหนึ่งช่วยให้คุณผิดหวังและคุณใช้อีกคนหนึ่ง (มีข้อ จำกัด ว่าผู้ผลิตที่รับผิดชอบสามารถผสมและจับคู่กัน) แต่เซลล์ของกระเป๋ามีมาตรฐานน้อยกว่า (การจัดหาสองครั้งมีส่วนเกี่ยวข้องกับปัญหาของซัมซุงที่มีการระเบิดหมายเหตุ) เซลล์รูปทรงกระบอกดูเหมือนจะมีกระแสประจุสูงกว่า (dis) มีประโยชน์ในแอปพลิเคชั่นของ OP บางอย่างเช่นดอกสว่านของฉัน (18650)

— Chris H

เมื่อพูดถึง power pack ฉันมีทั้งสองตัวอย่าง

— Chris H

ในเครื่องมือไฟฟ้าฉันยังต้องการบางสิ่งที่ยากเพราะพวกเขาได้รับการจัดการอย่างคร่าวๆ - เซลล์กระเป๋าจะต้องอยู่ในกล่องด้านนอกที่แข็งแรงซึ่งเอาชนะวัตถุที่ใช้พวกเขา ดูการใช้งาน 18650 ของเทสลา (IIRC)

— Chris H

ฉันนึกภาพว่าการบรรจุกระบอกสูบลงในกล่องสี่เหลี่ยมก็ช่วยป้องกันความร้อนสะสมมากเกินไปเนื่องจากมีช่องว่างระหว่างอากาศซึ่งแบตเตอรี่แบบแบนจะใช้พื้นที่ทั้งหมดและไม่อนุญาตให้มีการพาความร้อนออกไป (IANEE)

— FreeMan

0

ทรงกระบอก (หรือดีกว่าเป็นทรงกลม แต่แบตเตอรี่ทรงกลมไม่ได้เป็นรูปทรงที่สะดวกในการใช้งานในอุปกรณ์) เป็นการใช้วัสดุที่มีประสิทธิภาพในการต่อต้านแรงดันภายในมากกว่ากล่องที่มีด้านแบนในกรณีที่แบตเตอรี่ ล้มเหลวหรือร้อนมากเกินไป

ด้วยรูปร่างของกล่องด้านข้างสามารถนูนออกมาแล้วแตกออกจากที่ที่พวกเขาเข้าร่วมที่ขอบ ทรงกระบอกไม่มี "ขอบ" ใด ๆ ยกเว้นที่ปลายชิ้นเข้าร่วมกับผนังทรงกระบอก

นอกเหนือจากข้อควรพิจารณาในการวิเคราะห์ความเครียดรูปร่างที่มีอัตราส่วนที่ใหญ่ที่สุดของพื้นที่ปิดล้อมต่อเส้นรอบวงก็เป็นวงกลมเช่นกันสำหรับภาชนะที่ไม่ได้รับแรงดันทรงกระบอกใช้วัสดุน้อยที่สุดในการเก็บปริมาตรที่กำหนด สำหรับปริมาตรเดียวกันภาชนะที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีพื้นที่ผิวมากกว่า 27% ซึ่งเป็นรูปทรงกระบอกซึ่งหมายความว่า "น้ำหนักที่ตาย" และต้นทุนวัสดุน้อยลง 27%

— alephzero
แหล่งที่มา

เซลล์ทรงกระบอกมักจะถูกออกแบบมาให้ระบายได้ง่ายแทนที่จะต้านทานแรงดันเนื่องจากเซลล์ที่แรงต้านแรงดันเกือบจะระเบิด

— Chris H

0

เหตุผลที่ง่ายที่สุดที่มีเซลล์ทรงกลมจำนวนมากคือเหตุผลที่ tek ระบุในความคิดเห็นของเขา แบตเตอรี่ประกอบด้วยอิเล็กโทรดสองขั้วที่แยกด้วยอิเล็กโทรไลต์หนึ่งชุดจะให้แรงดันไฟฟ้าปกติ เพื่อเพิ่มความสามารถและความสามารถในปัจจุบันโดยทั่วไปขั้วไฟฟ้าและตัวคั่นมักจะบางมากและถูกพันเป็น "วุ้นม้วน" วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้คือม้วนมันให้เป็นม้วนและปิดผนึกในกระป๋อง ดังนั้นเซลล์กลม

เซลล์รูปแท่งปริซึมซึ่งเป็นเซลล์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ใช้ในโทรศัพท์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันนั้นทำขึ้นในลักษณะที่คล้ายคลึงกัน นี่คือเหตุผลที่ปริซึมจำนวนมากจะมีขอบโค้ง

— Redja
แหล่งที่มา