چرا باتری های لیتیوم از آلومینیوم به عنوان پوسته استفاده می کنند؟

دلایل اصلی استفاده از باتری های لیتیوم برای استفاده از پوسته های آلومینیومی را می توان به تفصیل از جنبه های زیر ، یعنی سبک وزن ، مقاومت در برابر خوردگی ، هدایت خوب ، عملکرد خوب پردازش ، کم هزینه ، عملکرد خوب اتلاف گرما و غیره تجزیه و تحلیل کرد.

1. سبک وزن

• چگالی کم: چگالی آلومینیوم در حدود 2.7 گرم در سانتی متر مربع است که به طور قابل توجهی پایین تر از فولاد است که تقریباً 7.8 گرم در سانتی متر مربع است. در دستگاه های الکترونیکی که چگالی انرژی بالا و سبک وزن دارند ، مانند تلفن های همراه ، لپ تاپ و وسایل نقلیه برقی ، پوسته های آلومینیومی می توانند به طور موثری وزن کلی را کاهش داده و استقامت را بهبود بخشند.

2. مقاومت در برابر خوردگی

• سازگاری با محیط های ولتاژ بالا: ولتاژ کار مواد الکترود مثبت باتری لیتیوم ، مانند مواد سه قلو و اکسید کبالت لیتیوم ، نسبتاً زیاد است (3.0-4.5 ولت). در این پتانسیل ، آلومینیوم یک فیلم اکسید آلومینیوم متراکم (Al₂o₃) روی سطح را تشکیل می دهد تا از خوردگی بیشتر جلوگیری شود. فولاد به راحتی توسط الکترولیت تحت فشار بالا فاسد می شود و در نتیجه تخریب عملکرد باتری یا نشت انجام می شود.

• سازگاری الکترولیت: آلومینیوم از پایداری شیمیایی خوبی در الکترولیتهای آلی مانند لیپفی برخوردار است و در هنگام استفاده طولانی مدت مستعد واکنش نیست.

3. هدایت و طراحی ساختاری

• اتصال جمع کننده فعلی: آلومینیوم ماده ارجح برای جمع کننده های جریان مثبت الکترود (مانند فویل آلومینیومی) است. پوسته آلومینیوم می تواند به طور مستقیم به الکترود مثبت متصل شود ، ساختار داخلی را ساده می کند ، مقاومت را کاهش می دهد و بازده انتقال انرژی را بهبود می بخشد.

• الزامات هدایت پوسته: در برخی از طرح های باتری ، پوسته آلومینیوم بخشی از مسیر فعلی مانند باتری های استوانه ای است که هم دارای عملکرد هدایت و هم محافظت است.

4. عملکرد پردازش

• انعطاف پذیری عالی: آلومینیوم به راحتی قابل تمبر و کشش است و برای تولید در مقیاس بزرگ اشکال پیچیده مانند فیلم های آلومینیومی پلاستیک برای باتری های مربع و نرم مناسب است. پوسته های فلزی برای پردازش و هزینه های بالایی دشوار است.

• ضمانت آب بندی: فناوری جوشکاری پوسته آلومینیومی بالغ است ، مانند جوشکاری لیزر ، که می تواند به طور موثری الکترولیت را مهر و موم کند ، از حمله رطوبت و اکسیژن جلوگیری کند و عمر باتری را افزایش دهد.

5. مدیریت حرارتی

• راندمان اتلاف حرارت زیاد: هدایت حرارتی آلومینیوم (حدود 237 وزنی در متر در ساعت) بسیار بالاتر از فولاد (حدود 50 W/m · K) است که به باتری کمک می کند تا هنگام کار سریع گرما را از بین ببرد و کاهش یابد خطر فراری حرارتی.

6. هزینه و اقتصاد

• هزینه های کم مواد و پردازش: قیمت مواد اولیه آلومینیوم متوسط ​​است و میزان مصرف انرژی پردازش کم است که برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب است. در مقابل ، موادی مانند فولاد ضد زنگ گران تر هستند.

7. طراحی ایمنی

• مکانیسم تسکین فشار: پوسته های آلومینیومی می توانند فشار داخلی را آزاد کرده و در صورت استفاده از شیرهای ایمنی ، مانند ساختار تلنگر CID باتری های استوانه ای ، از انفجار خودداری کنند.

8. شیوه های صنعت و استاندارد سازی

• پوسته های آلومینیومی از روزهای ابتدایی تجاری سازی باتری لیتیوم ، مانند باتری 18650 که توسط سونی در سال 1991 راه اندازی شده است ، به طور گسترده اتخاذ شده است و یک زنجیره صنعتی بالغ و استانداردهای فنی را تشکیل می دهد و موقعیت اصلی آن را تثبیت می کند.

همیشه استثنائات وجود دارد. در برخی از سناریوهای خاص ، از پوسته های فولادی نیز استفاده می شود:

در برخی از سناریوها با نیازهای قدرتمند مکانیکی بسیار بالا ، مانند برخی از باتری های برق یا کاربردهای محیط شدید ، ممکن است از پوسته های فولادی با روکش نیکل استفاده شود ، اما هزینه افزایش وزن و هزینه است.

پایان

پوسته های آلومینیومی به دلیل مزایای جامع آنها مانند وزن سبک ، مقاومت در برابر خوردگی ، هدایت خوب ، پردازش آسان ، اتلاف گرمای عالی و کم هزینه ، عملکرد کاملاً متعادل ، ایمنی و نیازهای اقتصادی ، به یک انتخاب ایده آل برای پوسته های باتری لیتیوم تبدیل شده اند.