Неліктен литий батареялары алюминийді қабық ретінде пайдаланады?

Литий батареяларының алюминий қабықшаларын пайдалануының негізгі себептерін келесі аспектілерден егжей-тегжейлі талдауға болады, атап айтқанда жеңіл салмақ, коррозияға төзімділік, жақсы өткізгіштік, жақсы өңдеу өнімділігі, төмен баға, жақсы жылуды тарату өнімділігі және т.б.

1. Жеңіл

• Төмен тығыздық: Алюминийдің тығыздығы шамамен 2,7 г/см³, бұл болаттан айтарлықтай төмен, яғни шамамен 7,8 г/см³. Ұялы телефондар, ноутбуктер және электр көліктері сияқты жоғары энергия тығыздығы мен жеңіл салмақты көздейтін электрондық құрылғыларда алюминий қабықтары жалпы салмақты тиімді азайтып, төзімділікті жақсарта алады.

2. Коррозияға төзімділік

• Жоғары вольтты орталарға бейімделу: үштік материалдар және литий кобальт оксиді сияқты литий батареясының оң электродтық материалдарының жұмыс кернеуі салыстырмалы түрде жоғары (3,0-4,5 В). Бұл потенциалда алюминий одан әрі коррозияға жол бермеу үшін бетінде тығыз алюминий оксиді (Al₂O₃) пассивациялық пленка түзеді. Болат жоғары қысымда электролитпен оңай коррозияға ұшырайды, нәтижесінде батарея өнімділігі нашарлайды немесе ағып кетеді.

• Электролитпен үйлесімділік: Алюминий LiPF₆ сияқты органикалық электролиттерге жақсы химиялық тұрақтылыққа ие және ұзақ уақыт пайдалану кезінде реакцияға бейім емес.

3. Өткізгіштік және құрылымдық жобалау

• Ток коллекторының қосылымы: алюминий оң электродтық ток жинағыштар үшін (мысалы, алюминий фольга) таңдаулы материал болып табылады. Алюминий қабығы оң электродқа тікелей қосылып, ішкі құрылымды жеңілдетеді, қарсылықты азайтады және энергияны беру тиімділігін арттырады.

• Қабық өткізгіштік талаптары: Кейбір батарея конструкцияларында алюминий қабықшасы өткізгіштік пен қорғаныс функцияларына ие цилиндрлік батареялар сияқты ағымдағы жолдың бөлігі болып табылады.

4. Өңдеу өнімділігі

• Өте жақсы икемділік: Алюминийді штамптау және созу оңай және төртбұрышты және жұмсақ батареяларға арналған алюминий-пластикалық пленкалар сияқты күрделі пішіндерді ауқымды өндіруге жарамды. Болат қабықтарды өңдеу қиын және құны жоғары.

• Тығыздау кепілдігі: алюминий қабықшасын дәнекерлеу технологиясы жетілген, мысалы, лазерлік дәнекерлеу, ол электролитті тиімді тығыздауға, ылғал мен оттегінің енуіне жол бермеуге және батареяның қызмет ету мерзімін ұзартуға мүмкіндік береді.

5. Жылумен басқару

• Жылуды таратудың жоғары тиімділігі: алюминийдің жылу өткізгіштігі (шамамен 237 Вт/м·К) болаттан (шамамен 50 Вт/м·К) әлдеқайда жоғары, бұл батареяның жұмыс кезінде жылуды тез таратып жіберуіне және жылуды жоғалту қаупін азайтуға көмектеседі.

6. Құны және үнемділігі

• Төмен материал және өңдеу шығындары: алюминийдің шикізат бағасы қалыпты, ал өңдеу энергиясын тұтыну төмен, бұл кең ауқымды өндіріске жарамды. Керісінше, баспайтын болат сияқты материалдар қымбатырақ.

7. Қауіпсіздікті жобалау

• Қысымды төмендету механизмі: алюминий қабықшалары цилиндрлік батареялардың CID айналдыру құрылымы сияқты қауіпсіздік клапандарын жобалау арқылы шамадан тыс зарядтау немесе термиялық қашу жағдайында ішкі қысымды босатып, жарылысты болдырмайды.

8. Салалық тәжірибе және стандарттау

• 1991 жылы Sony шығарған 18650 батареясы сияқты литий батареяларын коммерцияландырудың алғашқы күндерінен бастап алюминий қабықтары кеңінен қолданыла бастады, жетілген өнеркәсіптік тізбекті және техникалық стандарттарды қалыптастырып, оның негізгі позициясын одан әрі бекітеді.

Әрқашан ерекше жағдайлар болады. Кейбір арнайы сценарийлерде болат қабықтар да қолданылады:

Кейбір қуат батареялары немесе экстремалды орта қолданбалары сияқты өте жоғары механикалық беріктік талаптары бар кейбір сценарийлерде никельмен қапталған болат қабықтар пайдаланылуы мүмкін, бірақ құны салмақ пен құнын арттырады.

Қорытынды

Алюминий қабықтары жеңіл салмақ, коррозияға төзімділік, жақсы өткізгіштік, оңай өңдеу, тамаша жылуды тарату және төмен баға, тамаша теңестіретін өнімділік, қауіпсіздік және экономикалық талаптар сияқты жан-жақты артықшылықтарына байланысты литий батареяларының қабықтары үшін тамаша таңдау болды.