Зошто литиумските батерии користат алуминиум како обвивки?

Главните причини зошто литиумските батерии користат алуминиумски обвивки можат детално да се анализираат од следниве аспекти, имено лесна тежина, отпорност на корозија, добра спроводливост, добри перформанси на обработка, ниска цена, добри перформанси на дисипација на топлина итн.

1. Лесен

• Ниска густина: Густината на алуминиумот е околу 2,7 g/cm³, што е значително помала од онаа на челикот, која е околу 7,8 g/cm³. Кај електронските уреди кои се стремат кон висока густина на енергија и мала тежина, како што се мобилните телефони, лаптопите и електричните возила, алуминиумските обвивки можат ефикасно да ја намалат вкупната тежина и да ја подобрат издржливоста.

2. Отпорност на корозија

• Прилагодливост кон средини со висок напон: Работниот напон на материјалите за позитивни електроди на литиумските батерии, како што се тернарните материјали и литиум кобалт оксидот, е релативно висок (3,0-4,5 V). При овој потенцијал, алуминиумот ќе формира густ филм за пасивација на алуминиум оксид (Al₂O₃) на површината за да се спречи понатамошна корозија. Челикот лесно кородира од електролит под висок притисок, што резултира со влошување на перформансите на батеријата или протекување.

• Електролитна компатибилност: Алуминиумот има добра хемиска стабилност на органски електролити, како што е LiPF₆, и не е склонен кон реакции при долготрајна употреба.

3. Спроводливост и структурен дизајн

• Поврзување на струен колектор: Алуминиумот е претпочитаниот материјал за колектори на струја со позитивна електрода (како што е алуминиумската фолија). Алуминиумската обвивка може директно да се поврзе со позитивната електрода, поедноставувајќи ја внатрешната структура, намалувајќи го отпорот и подобрувајќи ја ефикасноста на преносот на енергија.

• Барања за спроводливост на обвивката: Кај некои дизајни на батерии, алуминиумската обвивка е дел од патеката на струјата, како што се цилиндричните батерии, кои имаат и спроводливост и заштитни функции.

4. Перформанси на обработка

• Одлична еластичност: Алуминиумот е лесен за печат и растегнување и е погоден за производство на сложени форми во голем обем, како што се алуминиумско-пластични фолии за квадратни и меки батерии. Челичните обвивки се тешки за обработка и имаат високи трошоци.

• Гаранција за запечатување: Технологијата за заварување со алуминиумска обвивка е развиена, како што е ласерското заварување, што може ефикасно да го запечати електролитот, да спречи навлегување на влага и кислород и да го продолжи животниот век на батеријата.

5. Термичко управување

• Висока ефикасност на дисипација на топлина: Топлинската спроводливост на алуминиумот (околу 237 W/m·K) е многу поголема од онаа на челикот (околу 50 W/m·K), што ѝ помага на батеријата брзо да ја дисипира топлината при работа и да го намали ризикот од термичко бегство.

6. Цена и економичност

• Ниски трошоци за материјали и обработка: Цената на суровината од алуминиум е умерена, а потрошувачката на енергија за обработка е ниска, што е погодно за производство на големи размери. Спротивно на тоа, материјалите како што е не'рѓосувачкиот челик се поскапи.

7. Безбедносен дизајн

• Механизам за ослободување на притисок: Алуминиумските обвивки можат да го ослободат внатрешниот притисок и да избегнат експлозија во случај на преполнување или термичко одлевање со дизајнирање на безбедносни вентили, како што е CID превртливата структура на цилиндричните батерии.

8. Индустриски практики и стандардизација

• Алуминиумските обвивки се широко усвоени уште од раните денови на комерцијализација на литиумските батерии, како што е батеријата 18650 лансирана од Sony во 1991 година, формирајќи зрел индустриски синџир и технички стандарди, дополнително консолидирајќи ја својата мејнстрим позиција.

Секогаш постојат исклучоци. Во некои посебни сценарија, се користат и челични школки:

Во некои сценарија со екстремно високи барања за механичка цврстина, како што се некои батерии за напојување или апликации во екстремни услови, може да се користат никелирани челични обвивки, но цената е зголемена во тежината и трошоците.

Заклучок

Алуминиумските обвивки станаа идеален избор за обвивки од литиумски батерии поради нивните сеопфатни предности како што се мала тежина, отпорност на корозија, добра спроводливост, лесна обработка, одлична дисипација на топлина и ниска цена, совршено балансирајќи ги перформансите, безбедноста и економските барања.