Welche Zellform eignet sich am besten für einen elektrischen Formelwagen?

In der blitzschnellen Welt des elektrischen Formelrennsports wird jede Komponente bis an ihre Grenzen beansprucht. Der Akku, das Herzstück des Wagens und ein wesentlicher Gewichtsfaktor, verlangt Perfektion. Die Ingenieure stehen vor einer entscheidenden Konstruktionsentscheidung: Welche Lithium-Ionen-Zellenform eignet sich am besten für ein elektrisches Formel-Rennauto?

Die Wahl zwischen zylindrischen, prismatischen und Pouch-Zellen hat direkten Einfluss auf Leistung, Gewicht, Sicherheit und Layout. Als führender Anbieter von Hochleistungsbatterielösungen analysieren wir die optimale Lösung für die Rennstrecke.

Die drei Konkurrenten: Vergleich der Schlüsseltechnologien

Drei Zellarchitekturen dominieren, jede mit spezifischen Vor- und Nachteilen für Rennanwendungen.

1. Zylindrische Zellen (z. B. 21700, 4680)

Diese bekannten, stahlummantelten Zellen zeichnen sich durch robuste Mechanik und bewährte Fertigungsmethoden aus.

Tesla‘Das Model 3 verwendet diesen Batterietyp und benötigt daher ein leistungsstarkes Batteriemanagementsystem (BMS), um seine Leistung zu maximieren.

• Stärken: Überlegene mechanische Stabilität; kosteneffiziente, automatisierte Produktion mit hoher Konsistenz; natürliche Zwischenräume zwischen den Zellen unterstützen die Kühlung.
• Schwächen: Geringere Packungsdichte aufgrund von Leerräumen; höheres Gewicht durch Gehäuse und Stützkonstruktionen; unflexible Bauform.

2. Prismatische Zellen

Diese starren, rechteckigen Zellen mit Aluminiumgehäuse sind in Elektrofahrzeugen für Endverbraucher weit verbreitet.

• Stärken: Bessere Raumausnutzung als zylindrische Zellen in modularen Layouts; leicht zu stapeln und zu montieren.
• Schwächen: Schwerer als Pouch-Alternativen; mögliches Aufquellen erfordert eine sorgfältige Modulkonstruktion; Herausforderungen an die thermische Schnittstelle.

3. Pouchzellen

Zellen mit leichter, flexibler Aluminiumlaminat-Verpackung anstelle von Hartgehäusen.

• Stärken: Höchste Energie- und Leistungsdichte Gewicht und Volumen sind entscheidend; leichtes Design; flexible Form für optimale Verpackung; hervorragende Wärmeableitung durch große Oberflächen.
• Schwächen: Erfordert eine externe Modulstruktur zur Unterstützung; bedarf präziser Druckregelung zur Kontrolle des Aufquellens; die Abdichtung ist für die Zuverlässigkeit entscheidend.

Warum Pouchzellen im elektrischen Formel-Rennsport gewinnen

Für die extremen Anforderungen eines Formelwagens, Pouchzellen sind der klare Gewinner unter den führenden Rennteams. Hier ist der Grund:

1. Unschlagbares Leistungsgewicht: Der Erfolg im Rennsport hängt von diesem Wert ab. Pouch-Zellen verzichten auf schwere Metallgehäuse und sind somit die leichteste Option pro Energieeinheit (Wh/kg) und Leistungseinheit (W/kg). Die Gewichtsreduzierung verbessert direkt Beschleunigung, Höchstgeschwindigkeit und Kurvenverhalten.

2. Überlegene Verpackung und niedriger Schwerpunkt: Dank ihrer flachen, anpassungsfähigen Form können Ingenieure kompakte und unauffällige Akkus entwickeln. Diese Akkus lassen sich entlang des Chassisbodens platzieren, um die Kapazität zu maximieren und gleichzeitig den Schwerpunkt deutlich zu senken. Dies verbessert Stabilität und Grip in Kurven.

3. Spitzenentladung und Regenerationsleistung: Pouchzellen weisen typischerweise einen geringeren Innenwiderstand auf. Dies ermöglicht atemberaubende Spitzenleistung und hocheffizient regenerative Bremse—beides unverzichtbar für die explosiven Sprints und die Energierückgewinnung im Formelrennsport.

4. Effizientes Wärmemanagement: Die großen, flachen Oberflächen der Pouch-Zellen passen perfekt zu den Flüssigkeitskühlplatten. Diese Konstruktion führt die Wärme schnell und gleichmäßig ab und verhindert so Leistungseinbußen während intensiver Qualifikationsrunden oder langer Rennen.

Das technische Gebot

Die Wahl von Pouchzellen erfordert den Einsatz fortschrittlicher Ingenieurskunst. Ihre Vorteile kommen erst dann zum Tragen, wenn:

• Fortschrittliches Moduldesign: Eine starre, leichte Konstruktion erfordert präzise Anwendung Kamindruck um Schwellungen zu behandeln und den elektrischen Kontakt sicherzustellen.
• Robuste Wärmesysteme: Eine direkte und gleichmäßige Kühlung mittels moderner Kühlplatten ist unerlässlich.
• Strenge Qualitätskontrolle: Die Gleichmäßigkeit von Zelle zu Zelle hinsichtlich Dicke, Kapazität und Widerstandsfähigkeit ist für die Balance des Packungsmaterials unter extremer Belastung von entscheidender Bedeutung.

Fazit: Integration ist alles

Während Pouchzellen das höchste Leistungspotenzial bieten, wird der Sieg erst bei der Systemebene. Die beste Zelle ist diejenige, die perfekt in ein Akkupack integriert ist, das auf unnachgiebige Leistung, effiziente Kühlung und strukturelle Integrität ausgelegt ist.

Wir bei LiYue Battery sind auf diese Integration spezialisiert. Wir bieten extrem leistungsstarke Batterien an. Pouchzellen für elektrische Formelwagen und entwickeln Komplettlösungen – einschließlich Strukturmodule, Flüssigkeitskühlsysteme und robuste Batteriemanagementsysteme –, um die Zukunft des elektrischen Rennsports anzutreiben.

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