Minden cellatípusnak helye van az e-autózásban

Napjainkban a szilárd, téglatest alakú házzal rendelkező prizmatikus cellák, a leginkább egy lapos tasakra emlékeztető úgynevezett zacskós, illetve a hétköznapi elemekre hasonlító hengeres cellák egyaránt elterjedtnek számítanak ez elektromos autókban. Prizmatikus cellákkal készült például a ma már nem gyártott Volkswagen eGolf, de ilyen cellákat építenek a BMW i3-ba és a Peugeot e-208-ba is. Zacskós cellákból áll az Audi e-tron és a Nissan Leaf akkumulátora, míg hengeres cellák vannak az amerikai Teslák padlólemezeiben.

A koncepciókban azonos, hogy magukba foglalják az anódot, a katódot, a közöttük lévő szeparátor fóliát, illetve a folyékony elektrolitot. Joggal adódik azonban a kérdés, hogy az alakjukon kívül miben különböznek az egyes típusok, illetve, hogy a jövőben melyik válhat dominánssá. Ezekre a kérdésekre kaphattunk választ az AVL és az akkumulátorszimulációs megoldásokat kínáló német Batemo közös webinárja során.

Nem számít a külső

Jürgen Schneider, az AVL virtuális akkumulátorfejlesztési termékmenedzsere rámutatott, hogy hiába a cellák egymástól radikálisan eltérő alakja, azokkal gyakorlatilag azonos helykihasználással lehet akkumulátorokat építeni.

Az elérhető – az elektromos autók hatótávolságát alapvetően befolyásoló – energiasűrűség szempontjából a cellaszintű különbségek sem meghatározóak. Dr.-Ing. Jan Richter, a Batemo vezérigazgatója több forgalmazott cella adatait összevetve rávilágított, hogy azonos kémiai összetétel mellett, közel azonos energiasűrűségűek az egyes cellák, tehát az akkumulátorok ezen értékének javítására elsősorban a kémiai összetétel változtatásával van lehetőség.

Hiába a nagy felszín, ha rossz az alak

A cellák alakja már jobban befolyásolja azok hűthetőségét. Térfogatukhoz képest a legnagyobb felülettel a hengeres cellák rendelkeznek, ennek ellenére hűtésük problémásabb, mint az alternatív kialakításúaké. Schneider magyarázata szerint ez a belső komponensek (anód, katód és szeparátor fóliák) egymást többszörösen átfedő, feltekercselt elrendezéséből ered, a hűtés hatékonyságát továbbá a szeparátor rossz hőközvetítő képessége is rontja.

Ebből a különbségből adódik, hogy a hengeres celláknál a hűtőközeget gyakran a cellák sorai közé vezetik be, míg a másik kettő típusnál az egyszerűbb, cellák alatt horizontálisan elhelyezkedő hűtőlap is kielégítő eredményt nyújt.

Egy zacskó „kipukkanása” is nagy veszteség

Az előadás keretét meghaladta volna a cellák biztonsági szempontú teljes körű vizsgálata, Schneider azonban elmagyarázta, hogy egy cella meghibásodása hogyan érinti az akkumulátor működőképességét. Redundancia szempontjából a prizmatikus cellák az ideálisak, mivel egy cella kiesése nem befolyásolja a többi működését. Más helyzet a hengeres típusnál, ahol egy cella meghibásodása magával vonja egy párhuzamos cella automatikus leállását, míg a zacskós technológiánál egy hibás cella elég általában az egész modul leválásához.

Nincs miért váltani

Összegzésként Richter elmondta, hogy a cella szintű különbségek a teljes akkumulátor szintjén elhalványulnak. Ennek köszönhető, hogy az eltérő cellaformátumok valószínűleg a jövőben is egymás mellett lesznek jelen a piacon.

Richter szerint egyik sem nyújt a másikhoz képest olyan számottevő előnyt, hogy érdemes lenne rá átállnia az akkumulátorgyártóknak, azzal pedig feleslegessé tenni korábbi befektetéseiket.