Van ronde cellen tot prismatische krachtpatsers
In de wereld van elektrische voertuigen zijn niet alleen de chemische samenstelling en capaciteit van een accu van belang, maar ook de vorm en structuur van de afzonderlijke cellen. De keuze van het celtype bepaalt mede de prestaties, koeling, veiligheid en kosten van het accupakket. Er zijn momenteel drie hoofdvormen in gebruik: cilindrische cellen, prismatische cellen en pouch-cellen. Elke vorm heeft zijn eigen voordelen en nadelen. Hieronder een overzicht van deze varianten, met bijzondere aandacht voor Tesla’s unieke aanpak.
1. Cilindrische cellen – bekend van Tesla
Cilindrische cellen lijken op AA-batterijen, maar dan groter en krachtiger. Tesla was de eerste autofabrikant die deze cellen op grote schaal toepaste in elektrische voertuigen. De bekendste typen zijn de 18650-cellen (in oudere Model S/X) en de latere 2170-cellen (in Model 3/Y). Tesla introduceerde recent ook de 4680-cel, die groter is en een hogere energiedichtheid heeft.
Voordelen:
- Makkelijk te produceren op grote schaal
- Goede mechanische stabiliteit
- Eenvoudig te koelen door ruimte tussen de cellen
- Relatief lage kosten
Nadelen:
- Beperkte verpakkingsdichtheid door cilindrische vorm
- Meer ruimte nodig tussen de cellen (minder efficiënt gebruik van accuruimte)
2. Prismatische cellen – populair in Europa en China
Prismatische cellen hebben een rechthoekige, doosachtige vorm en worden veel gebruikt door merken als BMW, Volkswagen en CATL (een grote Chinese acculeverancier). Ze worden rechtstreeks in modules of packs geplaatst en zijn vaak groter dan cilindrische cellen.
Voordelen:
- Compacte vorm, efficiënte ruimtebenutting
- Minder behuizing per cel (hoger energievolume)
- Geschikt voor integratie in structurele delen van het voertuig
Nadelen:
- Minder goede warmteafvoer dan bij cilindrische cellen
- Gevoeliger voor zwelling en degradatie bij hoge belasting
3. Pouch-cellen – flexibel maar kwetsbaarder
Pouch-cellen zijn dunne, platte cellen verpakt in een flexibele aluminiumfolie. Ze lijken qua vorm op een zakje, vandaar de naam ‘pouch’. Ze worden onder meer gebruikt door GM (Ultium-platform), Hyundai, Kia en in sommige high-performance EV’s.
Voordelen:
- Lichtgewicht en flexibel ontwerp
- Zeer goede verpakkingsdichtheid
- Geschikt voor maatwerk en modulaire toepassingen
Nadelen:
- Mechanisch minder sterk
- Moeilijker te koelen
- Gevoelig voor zwelling (bij hitte of veroudering)
Nieuwe ontwikkelingen
Naast deze traditionele vormen zijn er ook innovaties op komst. Tesla’s 4680-cellen zijn een goed voorbeeld van een hybride benadering: cilindrisch, maar groter, krachtiger en met een “tabless” ontwerp dat betere koeling en stroomafgifte mogelijk maakt. Ook wordt geëxperimenteerd met cell-to-pack (CTP) en zelfs cell-to-chassis (CTC) ontwerpen, waarbij cellen direct in de voertuigstructuur worden geïntegreerd – zonder tussenliggende modules. Dit bespaart gewicht en ruimte.
Daarnaast wordt gewerkt aan solid-state-accu’s, waarbij de vloeibare elektrolyt wordt vervangen door een vaste stof. Die beloven veiliger, compacter en sneller oplaadbaar te zijn, maar zitten nog vooral in het teststadium.
Samenvatting
De keuze van celtype hangt af van meerdere factoren: kosten, ontwerpvrijheid, warmtebeheer, productiecapaciteit en veiligheid. Tesla’s ronde cellen zijn bekend vanwege hun schaalbaarheid en betrouwbaarheid, terwijl Europese en Aziatische merken vaker kiezen voor prismatische of pouch-cellen vanwege de ruimtebesparing en aanpasbaarheid. De toekomst van accu-ontwerpen ligt waarschijnlijk in een mix van deze vormen, met steeds slimmere integraties in het voertuig zelf.
De werking van een accu.
