Главни разлози за коришћење алуминијумских шкољки у литијумским батеријама могу се детаљно анализирати са следећих страна: мала тежина, отпорност на корозију, добра проводљивост, добре перформансе обраде, ниска цена, добре перформансе одвођења топлоте итд.
1. Лаган
• Ниска густина: Густина алуминијума је око 2,7 г/цм³, што је знатно ниже од густине челика, која износи око 7,8 г/цм³. У електронским уређајима који теже високој густини енергије и малој тежини, као што су мобилни телефони, лаптопови и електрична возила, алуминијумско кућиште може ефикасно смањити укупну тежину и побољшати издржљивост.
2. Отпорност на корозију
• Прилагодљивост високонапонским окружењима: Радни напон материјала позитивних електрода литијумских батерија, као што су тернарни материјали и литијум кобалт оксид, је релативно висок (3,0-4,5 V). На овом потенцијалу, алуминијум ће формирати густи пасивациони филм алуминијум оксида (Al₂O₃) на површини како би спречио даљу корозију. Челик лако кородира електролит под високим притиском, што доводи до деградације перформанси батерије или цурења.
• Компатибилност електролита: Алуминијум има добру хемијску стабилност према органским електролитима, као што је LiPF₆, и није склон реакцијама током дуготрајне употребе.
3. Проводљивост и структурни дизајн
• Прикључак струјног колектора: Алуминијум је пожељан материјал за позитивне електроде струјних колектора (као што је алуминијумска фолија). Алуминијумски омотач може се директно повезати са позитивном електродом, што поједностављује унутрашњу структуру, смањује отпор и побољшава ефикасност преноса енергије.
• Захтеви за проводљивост љуске: Код неких дизајна батерија, алуминијумска љуска је део путање струје, као што су цилиндричне батерије, која има и функцију проводљивости и заштите.
4. Перформансе обраде
• Одлична дуктилност: Алуминијум се лако штанца и истеже, и погодан је за производњу сложених облика у великим размерама, као што су алуминијумско-пластичне фолије за квадратне и меке батерије. Челичне љуске је тешко обрађивати и имају високе трошкове.
• Гаранција заптивања: Технологија заваривања алуминијумске шкољке је зрела, као што је ласерско заваривање, која може ефикасно заптивати електролит, спречавати продор влаге и кисеоника и продужити век трајања батерије.
5. Термално управљање
• Висока ефикасност одвођења топлоте: Топлотна проводљивост алуминијума (око 237 W/m·K) је много већа од челика (око 50 W/m·K), што помаже батерији да брзо одводи топлоту током рада и смањи ризик од термичког бекства.
6. Трошкови и економичност
• Ниски трошкови материјала и обраде: Цена сировине алуминијума је умерена, а потрошња енергије за прераду је ниска, што је погодно за производњу великих размера. Насупрот томе, материјали попут нерђајућег челика су скупљи.
7. Безбедносни дизајн
• Механизам за растерећење притиска: Алуминијумске шкољке могу ослободити унутрашњи притисак и спречити експлозију у случају прекомерног пуњења или термичког бекства пројектовањем сигурносних вентила, као што је CID флип структура цилиндричних батерија.
8. Праксе у индустрији и стандардизација
• Алуминијумске шкољке су широко усвојене од раних дана комерцијализације литијумских батерија, као што је батерија 18650 коју је Сони лансирао 1991. године, формирајући зрео индустријски ланац и техничке стандарде, додатно учвршћујући своју позицију у главној струци.
Увек постоје изузеци. У неким посебним сценаријима, користе се и челичне љуске:
У неким сценаријима са изузетно високим захтевима за механичку чврстоћу, као што су неке батерије или екстремне примене у окружењу, могу се користити љуске од никлованог челика, али цена је повећана тежина и трошкови.
Закључак
Алуминијумске шкољке су постале идеалан избор за шкољке литијумских батерија због својих свеобухватних предности као што су мала тежина, отпорност на корозију, добра проводљивост, лака обрада, одлично одвођење топлоте и ниска цена, савршено уравнотежујући перформансе, безбедност и економске захтеве.
Време објаве: 17. фебруар 2025.
