Οι κύριοι λόγοι για τις μπαταρίες λιθίου να χρησιμοποιούν τα κελύφη αλουμινίου μπορούν να αναλυθούν λεπτομερώς από τις ακόλουθες πτυχές, δηλαδή ελαφριά, αντοχή στη διάβρωση, καλή αγωγιμότητα, καλή απόδοση επεξεργασίας, χαμηλό κόστος, καλή απόδοση θερμότητας κ.λπ.
1. Ελαφρύ
• Χαμηλή πυκνότητα: Η πυκνότητα του αλουμινίου είναι περίπου 2,7 g/cm3, η οποία είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή του χάλυβα, που είναι περίπου 7,8 g/cm3. Σε ηλεκτρονικές συσκευές που ακολουθούν υψηλή πυκνότητα ενέργειας και ελαφριά, όπως κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές και ηλεκτρικά οχήματα, τα κελύφη αλουμινίου μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά το συνολικό βάρος και να βελτιώσουν την αντοχή.
2. Αντίσταση διάβρωσης
• Η προσαρμοστικότητα σε περιβάλλοντα υψηλής τάσης: Η τάση εργασίας των θετικών υλικών ηλεκτροδίων της μπαταρίας λιθίου, όπως τα τριμερή υλικά και το οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου, είναι σχετικά υψηλή (3,0-4,5V). Σε αυτό το δυναμικό, το αλουμίνιο θα σχηματίσει ένα πυκνό φιλμ παθητικοποίησης οξειδίου αλουμινίου στην επιφάνεια για να αποφευχθεί η περαιτέρω διάβρωση. Ο χάλυβας διαβάζεται εύκολα από ηλεκτρολύτη υπό υψηλή πίεση, με αποτέλεσμα την αποικοδόμηση της απόδοσης της μπαταρίας ή τη διαρροή.
• Συμβατότητα ηλεκτρολυτών: Το αλουμίνιο έχει καλή χημική σταθερότητα σε οργανικούς ηλεκτρολύτες, όπως το LipF₆, και δεν είναι επιρρεπής σε αντίδραση κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας χρήσης.
3. Αγκυιευτικότητα και δομικός σχεδιασμός
• Σύνδεση συλλέκτη ρεύματος: Το αλουμίνιο είναι το προτιμώμενο υλικό για τους θετικούς συλλέκτες ρεύματος ηλεκτροδίων (όπως το αλουμινόχαρτο). Το κέλυφος αλουμινίου μπορεί να συνδεθεί άμεσα με το θετικό ηλεκτρόδιο, να απλοποιήσει την εσωτερική δομή, να μειώσει την αντίσταση και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της μετάδοσης ενέργειας.
• Απαιτήσεις αγωγιμότητας κελύφους: Σε ορισμένα σχέδια μπαταριών, το κέλυφος αλουμινίου είναι μέρος της τρέχουσας διαδρομής, όπως οι κυλινδρικές μπαταρίες, οι οποίες έχουν λειτουργίες αγωγιμότητας και προστασίας.
4.
• Εξαιρετική ολκιμότητα: Το αλουμίνιο είναι εύκολο να σφραγίσει και να τεντώσει και είναι κατάλληλο για παραγωγή μεγάλης κλίμακας σύνθετων σχημάτων, όπως πλαστικές μεμβράνες αλουμινίου για μπαλαντέρ τετράγωνου και μαλακού πακέτου. Τα χάλυβα είναι δύσκολο να επεξεργαστούν και να έχουν υψηλό κόστος.
• Εγγύηση σφράγισης: Η τεχνολογία συγκόλλησης του κελύφους αλουμινίου είναι ώριμη, όπως η συγκόλληση με λέιζερ, η οποία μπορεί να σφραγίσει αποτελεσματικά τον ηλεκτρολύτη, να αποτρέψει την εισβολή στην υγρασία και το οξυγόνο και να επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
5. Θερμική διαχείριση
• Αποτελεσματικότητα διαρροής υψηλής θερμότητας: Η θερμική αγωγιμότητα του αλουμινίου (περίπου 237 W/M · K) είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του χάλυβα (περίπου 50 W/M · K), που βοηθά τη μπαταρία να διαλυθεί γρήγορα όταν εργάζεστε και μειώστε το Κίνδυνος θερμικής διαφυγής.
6. Κόστος και οικονομία
• Χαμηλό κόστος και κόστος επεξεργασίας: Η τιμή πρώτης ύλης του αλουμινίου είναι μέτρια και η κατανάλωση ενέργειας επεξεργασίας είναι χαμηλή, η οποία είναι κατάλληλη για παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Αντίθετα, υλικά όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι πιο ακριβά.
7. Σχεδιασμός ασφαλείας
• Μηχανισμός ανακούφισης πίεσης: Τα κελύφη αλουμινίου μπορούν να απελευθερώσουν εσωτερική πίεση και να αποφύγουν την έκρηξη σε περίπτωση υπερφόρτωσης ή θερμικής δραπέτης σχεδιάζοντας βαλβίδες ασφαλείας, όπως η δομή Flip των κυλινδρικών μπαταριών.
8. Βιομηχανικές πρακτικές και τυποποίηση
• Τα κελύφη αλουμινίου έχουν υιοθετηθεί ευρέως από τις πρώτες ημέρες της εμπορευματοποίησης των μπαταριών λιθίου, όπως η μπαταρία του 18650 που ξεκίνησε η Sony το 1991, σχηματίζοντας μια ώριμη βιομηχανική αλυσίδα και τεχνικά πρότυπα, ενοποιώντας περαιτέρω τη θέση της.
Υπάρχουν πάντα εξαιρέσεις. Σε ορισμένα ειδικά σενάρια χρησιμοποιούνται επίσης χαλύβδινα κελύφη:
Σε ορισμένα σενάρια με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις μηχανικής αντοχής, όπως ορισμένες μπαταρίες ισχύος ή εφαρμογές ακραίων περιβάλλοντος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν επιχρυσωμένα χάλυβα, αλλά το κόστος είναι αυξημένο βάρος και κόστος.
Σύναψη
Τα κελύφη αλουμινίου έχουν γίνει μια ιδανική επιλογή για τα κελύφη μπαταριών λιθίου λόγω των συνολικών πλεονεκτημάτων τους, όπως το ελαφρύ βάρος, η αντοχή στη διάβρωση, η καλή αγωγιμότητα, η εύκολη επεξεργασία, η εξαιρετική διάχυση της θερμότητας και η χαμηλού κόστους, η τέλεια εξισορρόπηση της απόδοσης, η ασφάλεια και οι οικονομικές απαιτήσεις.
Χρόνος δημοσίευσης: Φεβ-17-2025
