Descripción general
Hay tres formatos principales de celdas de iones de litio que se utilizan en las industrias: cilíndricas
De un vistazo: resumen visual y breve
Comparación detallada
| Característica | Cilíndrico | Prismático | Bolsa |
|---|---|---|---|
| Forma mecánica | Lata metálica rígida (redonda) | Lata rectangular rígida | Bolsa laminada flexible |
| Densidad de energía típica (volumétrica) | Medio | Alto | Alto-más alto (varía según el diseño) |
| Densidad de energía gravimétrica | Bien | Bien | Mejor (carcasa ligera) |
| Fabricación y costos | Bajo costo por celda; producción madura de alto volumen | Mayor costo por celda; herramientas y ensamblaje más complejos | Costo moderado; requiere un embalaje cuidadoso |
| Gestión térmica | Buen camino de calor radial; fácil de enfriar con aire | Eliminación de calor a través de caras grandes: requiere diseño térmico | Rigidez intrínseca deficiente: es necesario diseñar refrigeración en el paquete |
| Robustez mecánica | Excelente (lata fuerte) | Bueno (lata rígida) | Bajo: requiere carcasa protectora |
| Riesgo de hinchazón | Bajo | Moderado | Más alto: la bolsa puede hincharse con el uso excesivo |
| Flexibilidad de diseño | Formas limitadas (apiladas/agrupadas) | Moderado (módulos rectangulares) | Alto: formas y grosores muy flexibles |
| Aplicaciones típicas | Herramientas eléctricas, computadoras portátiles, vehículos eléctricos (algunos), almacenamiento de energía | Paquetes de tracción principal para vehículos eléctricos, ESS, industriales | Teléfonos inteligentes, drones, algunos paquetes de vehículos eléctricos, wearables |
| Reparar / Reemplazar | Fácil de manipular y reemplazar. | Moderado: módulos más pesados | Más difícil: las células de bolsa requieren un manejo cuidadoso |
La tabla resume los patrones típicos de la industria. Los diseños de celdas y los proveedores específicos pueden modificar estas generalizaciones.
Consideraciones de rendimiento e ingeniería
Gestión térmica
Las celdas cilíndricas proporcionan rutas de calor radiales y suelen ser más fáciles de enfriar con aire forzado o canales de líquido dispuestos entre las latas. Las celdas prismáticas y de bolsa se basan en la refrigeración frontal y requieren materiales y placas de interfaz térmica para distribuir el calor. Para una alta potencia continua, elija un formato que se adapte a su estrategia de refrigeración.
Arquitectura de paquetes y capacidad de fabricación
Las celdas cilíndricas están altamente estandarizadas y se adaptan a líneas de ensamblaje automatizadas, lo que reduce el costo unitario a gran escala. Los paquetes prismáticos y de bolsa suelen requerir herramientas y soportes mecánicos más personalizados (marcos, placas calefactoras, tapas), lo que aumenta el costo de producción no renovable (NRE) inicial y mejora la eficiencia volumétrica.
Comportamiento de seguridad y abuso
Las latas rígidas (cilíndricas, prismáticas) proporcionan protección mecánica y ventilación predecible. Las celdas de bolsa son ligeras, pero pueden hincharse y requieren contención mecánica y vías de ventilación en el diseño del paquete. Siempre realice pruebas en situaciones de abuso a nivel de paquete (sobrecarga, cortocircuito, contacto con clavos, térmica), independientemente del tipo de celda.
Guía de selección rápida: ¿cuál elegir?
- Prioriza la fabricación probada y de bajo coste y la robustez mecánica;
- Su diseño tolera una eficiencia volumétrica ligeramente menor;
- Quiere un ciclo de vida alto con un control de calidad maduro.
- Necesita alta densidad de energía volumétrica y paquetes rectangulares (EV/ESS);
- Puedes invertir en placas térmicas y carcasas mecánicas;
- Prioriza la simplicidad de integración del módulo/paquete.
- El peso y la flexibilidad del formato son fundamentales (drones, wearables);
- Está preparado para diseñar contenciones mecánicas robustas y gestionar riesgos de hinchazón;
- Necesita una densidad de energía gravimétrica muy alta.
Comparación práctica de fichas técnicas (figuras típicas)
| Métrico | Cilíndrico (por ejemplo, 21700) | Prismático (célula) | Bolsa (típica) |
|---|---|---|---|
| Capacidad típica | 3000–5000 mAh | 10–100+ Ah (tamaño de celda variable) | 3000 mAh hasta 100+ Ah (bolsa apilada) |
| Tensión nominal | 3,6–3,7 V | 3,6–3,8 V | 3,6–3,8 V |
| Densidad de energía (Wh/L) | ~400–600 | ~500–700 | ~520–750 |
| Tasa C máxima típica | 1–5 °C (depende de la celda) | 0,5–3 °C (depende del diseño) | 0,5–3 °C (varía) |
| Ciclo de vida típico (hasta el 80%) | 500–2000 ciclos | 1000–5000 ciclos (dependiendo de la química, p. ej., LFP) | 400–2000 ciclos |
Los números son rangos indicativos: la especificación final depende de la química (LFP, NMC, NCA, etc.), la carga del electrodo y la ingeniería de la celda.
Consejos de integración y fabricación de Huawen New Power
- Especifique las prioridades de la aplicación (energía vs. potencia vs. costo) con anticipación: esto impulsa la elección del formato de celda.
- Se requieren simulaciones térmicas a nivel de paquete y imágenes térmicas de prototipos para validar el enfriamiento.
- Diseño para mantenibilidad: los módulos con unidades reemplazables simplifican el servicio en campo (los módulos prismáticos o cilíndricos comúnmente se modularizan).
- Para ejecuciones de gran volumen, valide los dispositivos de ensamblaje automatizados y los accesorios de prueba: las celdas cilíndricas generalmente permiten líneas más rápidas.
- Insista en obtener las certificaciones UN38.3, IEC 62133 y cualquier otra específica del mercado en las primeras fases de la adquisición.
Preguntas frecuentes
P — ¿Qué formato ofrece la vida útil más larga?
A — La vida útil depende más de la química y la ingeniería celular que del formato del paquete. La química de las LFP en prismáticos o en bolsa puede durar más que las celdas NMC con alto contenido de níquel, incluso si el formato es diferente.
P: ¿Son seguras las celdas tipo bolsa para los paquetes de tracción de vehículos eléctricos?
R — Sí, muchos fabricantes de equipos originales de vehículos eléctricos utilizan celdas tipo bolsa con éxito, pero los paquetes tipo bolsa requieren contención mecánica robusta, gestión térmica y diseño de ventilación para controlar escenarios de hinchazón y abuso.
P — ¿Es posible mezclar formatos en una misma línea de productos?
A — Se desaconseja encarecidamente mezclar formatos dentro de un mismo envase (p. ej., algunos cilíndricos + otros en bolsa) debido a las diferencias en el seguimiento de voltaje, el comportamiento térmico y el montaje mecánico. Si es absolutamente necesario mezclar formatos entre las variantes, asegúrese de contar con listas de materiales validadas y casos de seguridad independientes.
Contacto y próximos pasos
Si está seleccionando el formato de celda para un producto o proyecto, Huawen New Power puede ayudarle con estudios de viabilidad comercial, diseño de paquetes térmicos y mecánicos, construcción de prototipos y pruebas de certificación. Comparta sus principales limitaciones (envolvente, energía, potencia pico, estándares de seguridad) y le propondremos el formato de celda y la arquitectura de paquete óptimos.
Comuníquese con Huawen New Power o visite www.huawennewpower.com
