MUITAS CÉLULAS PEQUENAS SÃO MELHORES QUE UMA GRANDE
Confiabilidade, densidade de energia e desempenho térmico são aprimorados usando células pequenas em paralelo
O que é melhor: dez células 1 Ah soldadas em paralelo, ou uma única célula de 10 Ah?
À primeira vista, a escolha de conectar 10 células em paralelo parece não ser muito inteligente: soldar células em paralelo requer mais esforço, e a maior probabilidade de uma solda ruim ou quebrada entre as conexões das células é uma preocupação.
O que muitos não sabem é que na verdade, há vantagens significativas na montagem de um pack de baterias com muitas células pequenas em paralelo ao invés de uma única célula grande.
Principais Vantagens de utilizar células em paralelo
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- Mais células podem ser agrupadas no espaço disponível, melhorando a densidade |
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- Dificilmente o pack de baterias será afetado por uma célula ruim, reduzindo a necessidade de manutenção. |
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- A temperatura será mais distribuída e o calor é dissipado com maior facilidade, melhorando a confiabilidade da bateria. |
Utilização do espaço
Segundo a topologia, os círculos (em um padrão quadrado) colocados em um retângulo circunscrito ocupam 78% da área, independentemente do diâmetro do círculo. Portanto, em teoria, não há vantagem em usar muitas células cilíndricas pequenas do que o uso de algumas células cilíndricas grandes.
Em teoria, as células pequenas (a esquerda do desenho) usam o espaço tão eficientemente quanto as grandes (a direita do desenho)
Na realidade, é improvável que o espaço disponível para uma bateria circunscreva exatamente a célula de grande formato, e o espaço pode nem ser retangular. Portanto, na realidade, você pode compactar muito mais células pequenas no espaço disponível do que algumas células de formato grande. Isso é menos preocupante para produtos projetados desde o início para usar células de grande formato, mas pode fazer uma diferença significativa quando uma bateria deve ser adaptada em um espaço esculpido em um produto já projetado.
Na prática, células pequenas (esquerda) se encaixam melhor do que células grandes (direita).
Confiabilidade
As células pequenas melhoram a confiabilidade de um pack de baterias. A falha de uma célula pequena em um conjunto de muitas células pequenas em paralelo reduzirá a capacidade do pack de baterias. Mas a falha de uma célula grande em uma única sequência de série desativará completamente o pack.
Digamos que temos uma escolha entre usar células pequenas de 1 Ah ou células grandes de 10 Ah. As células são da mesma química e propriedades diferindo apenas pela capacidade. Digamos também que, ao longo de um mês, células de qualquer tamanho têm 1% de probabilidade de perda repentina de capacidade (seja por falha interna da célula ou por falha de fiação externa). Compare o efeito disso em dois packs de baterias com 10 células em série. Um pack usa 10 células pequenas em paralelo (10S10P), o outro pack usa uma única sequência de células grandes (10S1P). Estatisticamente, após 10 meses, a bateria com células pequenas terá perdido 20% de sua capacidade. Mas a bateria com células grandes terá perdido toda a sua capacidade. O usuário do pack de baterias de células pequenas pode nem perceber que o pack perdeu alguma capacidade. Mas o usuário de um pack de baterias de células grandes certamente notará a perda completa de capacidade.
Pack com células pequenas x Pack com células grandes
Estatisticamente 10% de perda em células em um pack de baterias pequeno resulta em uma perda de 20% da capacidade (Desenho da esquerda).
Em um pack de baterias com apenas uma célula grande a cada série do circuito resulta em uma perda de 100% da capacidade (Desenho a direita).
Do ponto de vista do serviço, é melhor construir um pack de baterias com células pequenas, com capacidade extra de 20%, para que, mesmo depois de perder algumas células, o pack ainda atenda às suas especificações e não precise de manutenção.
O Gráfico abaixo representa a capacidade do pack de baterias com células pequenas e do pack de baterias com células grandes à medida que as células são perdidas.
É claro que a perda repentina de capacidade não é o único mecanismo de falha. Para outro mecanismo (perda de capacidade gradual, célula em curto), o uso de células pequenas não oferece nenhuma vantagem particular.
Performance térmica.
Uma das razões pelas quais vemos tantas células cilíndricas pequenas no mercado e tão poucas células cilíndricas de grande formato é que os fabricantes de células enfrentam o desafio de extrair calor do centro da célula cilíndrica de grande formato. O gradiente de temperatura dentro da célula grande cilíndrica resulta em desempenho desigual dentro da célula e, consequentemente, em menor confiabilidade. Do ponto de vista da confiabilidade, é melhor usar muitas células cilíndricas pequenas do que algumas grandes.
Contra-argumento
Deve-se dizer, porém, que os hobistas sem acesso a equipamentos de soldagem adequados podem se sair melhor usando células de grande formato. A confiabilidade de um pack montado usando células pequenas com soldas mau feitas ??é significativamente reduzida. Nesse caso, células de grande formato, mecanicamente mais robustas podem ser a melhor escolha nesse caso.