Miesięcznik Charged opublikował w 2015 roku artykuł o ogniwach stosowanych przez różnych producentów samochodów. I choć od tamtego czasu mięły już trzy lata, typy baterii praktycznie się nie zmieniły: producenci korzystają z woreczków (ang. pouch) lub prostopadłościanów, tylko Tesla twardo trzyma się paluszków. I wygrywa!

Tesla postawiła na ogniwa cylindryczne

Artykuł  jest o tyle ciekawy, że mimo upływu czasu prawie wcale się nie zdezaktualizował: choć Tesla odnosi sukces ze swoimi ogniwami cylindrycznymi, inne firmy nadal preferują odmienne kształty ogniw (prostopadłościenne lub torebki/woreczki).

Typowe ogniwo LG Chem w woreczku (torebce). Dwa wstające paski na górze to elektrody (c) LG Chem

Tymczasem, jak mówi JB Straubel, główny inżynier Tesli, firma ma jedno z największych na świecie laboratoriów badających baterie. Przetestowała każde ogniwo, jakie można sobie tylko wyobrazić. Właśnie pod kątem zastosowań w motoryzacji. A mimo to nadal stawia na ogniwa cylindryczne.

Dlaczego ogniwa cylindryczne są lepsze? Bo są tanie i efektywne?

JB Straubel podkreśla, że firma nie zamyka się na innych producentów. Gotowa jest posłuchać o każdym możliwym działającym typie ogniwa. Szczególnie, jeśli wypadnie lepiej kosztowo, będzie bezpieczniejsze albo będzie posiadało dobre wskaźniki wydajnościowe. Jednak wszystko wskazuje na to, że to właśnie Tesla posiada ogniwa o najlepszym stosunku możliwości do ceny. Co pozwala na budowanie pojemniejszych baterii w niższej cenie. A to z kolei umożliwia na obniżanie cen samochodów albo zwiększanie zasięgu przy utrzymaniu ceny.

> Dlaczego ładowanie do 80 procent, a nie do 100? O co w tym chodzi? [OBJAŚNIAMY]

Od czasu publikacji artykułu na rynku pojawiło się kilka nowości. W bateriach zwiększyła się gęstość energii, spopularyzowały się ogniwa płaskie (prostopadłościenne), a Tesla opracowała z Panasonikiem nowe ogniwa cylindryczne oznaczone symbolem 2170 (właściwie: 21700) i wykorzystała je w Tesla Model 3. Tesla Model S i Model X nadal jeżdżą z wykorzystaniem ogniw 18650.

Nowe ogniwa 2170 (większe) i „stare” ogniwa 18650 obok siebie. Nowe ogniwa mogą przechować nieco więcej energii, a skonstruowana z nich bateria prawdopodobnie jest tańsza w produkcji. Mniejsze ogniwa z kolei – ze względu na konieczność upakowania dużej ich liczby w baterii – potrafią dostarczyć samochodowi większej mocy dzięki wyższej sumarycznie sumie napięć (c) Tesla

Nadal jednak nie słychać, by którykolwiek z producentów zdecydował się na ogniwa cylindryczne. Dzieje się tak dlatego, że w tym segmencie Tesla posiada co najmniej 5-6 lat przewagi nad konkurencją oraz pochłonęła całą produkcję rynkową. Owszem, w sprzedaży są dostępne ogniwa cylindryczne firm innych niż Panasonic, jednak oferują one gorsze parametry.

Tymczasem ogniwa prostopadłościenne lub „woreczkowe” rozwijane są na bieżąco. Te pierwsze zaprezentował Samsung SDI – i już teraz zasilają one BMW i3 oraz będą trafiały do nowszych modeli. Te drugie z kolei zasilają choćby Renault Zoe, mają być też produkowane polskich fabrykach LG Chem:

Linia produkcja baterii LG Chem (c) LG Chem

Ogniwa cylindryczne vs woreczki vs prostopadłościany w skrócie

• ogniwa cylindryczne
  • ZALETY to długa obecność na rynku, która oznacza wysoką znajomość produktu oraz wysokie bezpieczeństwo przy zderzeniach,
  • WADY z kolei to stosunkowo niska gęstość przechowywania energii (walce nie wykorzystują całej dostępnej przestrzeni) oraz trudność podczas chłodzenia,
• woreczki/torebki
  • ZALETY to niska masa ogniw i stosunkowa elastyczność,
  • WADY to konieczność właściwego planowania przestrzeni, ponieważ ogniwa w woreczkach potrafią pęcznieć oraz niska podatność na przebicia,
• prostopadłościany
  • ZALETY to uniwersalność i łatwość planowania przestrzeni oraz najlepsze możliwe jej zagospodarowanie,
  • WADY to stosunkowo wyższa masa niż woreczków względu na solidną obudowę ogniw oraz konieczność stosowania wydajniejszego chłodzenia niż w przypadku woreczków.

Ogniwo a bateria – czym się różnią?

Ogniwo (patrz rysunek na górze) to pojedynczy układ generujący energię elektryczną. Zestawy ogniw łączy się w moduły, z których następnie składa się baterię. Na przykład popularna bateria „płaska” 4,5 wolta to w rzeczywistości zestaw trzech ogniw cylindrycznych.

Warto tu przy okazji dodać, że słowem „bateria” określa się nierzadko nie tylko same zestawy ogniw, ale też wszelkie przyległości, czyli znajdujące się w obudowie systemy monitorujące (na przykład temperaturę) i chłodzące.