Principalele motive pentru care bateriile cu litiu utilizează învelișuri de aluminiu pot fi analizate în detaliu din următoarele aspecte, și anume greutatea redusă, rezistența la coroziune, conductivitatea bună, performanța bună de procesare, costul redus, performanța bună de disipare a căldurii etc.
1. Ușor
• Densitate redusă: Densitatea aluminiului este de aproximativ 2,7 g/cm³, semnificativ mai mică decât cea a oțelului, care este de aproximativ 7,8 g/cm³. În dispozitivele electronice care urmăresc o densitate energetică ridicată și greutate redusă, cum ar fi telefoanele mobile, laptopurile și vehiculele electrice, carcasele de aluminiu pot reduce eficient greutatea totală și pot îmbunătăți rezistența.
2. Rezistența la coroziune
• Adaptabilitate la medii de înaltă tensiune: Tensiunea de lucru a materialelor pentru electrozii pozitivi ai bateriilor cu litiu, cum ar fi materialele ternare și oxidul de litiu-cobalt, este relativ mare (3,0-4,5 V). La acest potențial, aluminiul va forma o peliculă densă de pasivizare de oxid de aluminiu (Al₂O₃) la suprafață pentru a preveni coroziunea ulterioară. Oțelul este ușor corodat de electrolit sub presiune ridicată, rezultând degradarea performanței bateriei sau scurgeri.
• Compatibilitate electrolitică: Aluminiul are o bună stabilitate chimică față de electroliții organici, cum ar fi LiPF₆, și nu este predispus la reacții în timpul utilizării pe termen lung.
3. Conductivitate și proiectare structurală
• Conectarea colectorului de curent: Aluminiul este materialul preferat pentru colectoarele de curent ale electrodului pozitiv (cum ar fi folia de aluminiu). Carcasa de aluminiu poate fi conectată direct la electrodul pozitiv, simplificând structura internă, reducând rezistența și îmbunătățind eficiența transmisiei energiei.
• Cerințe privind conductivitatea carcasei: În unele modele de baterii, carcasa de aluminiu face parte din traseul curentului, cum ar fi bateriile cilindrice, care are atât funcții de conductivitate, cât și de protecție.
4. Performanța de procesare
• Ductilitate excelentă: Aluminiul este ușor de ștanțat și de întins și este potrivit pentru producția la scară largă de forme complexe, cum ar fi peliculele de aluminiu-plastic pentru baterii pătrate și soft-pack. Carcasele de oțel sunt dificil de prelucrat și au costuri ridicate.
• Garanție de etanșare: Tehnologia de sudare a carcasei de aluminiu este matură, cum ar fi sudarea cu laser, care poate sigila eficient electrolitul, poate preveni pătrunderea umezelii și a oxigenului și poate prelungi durata de viață a bateriei.
5. Management termic
• Eficiență ridicată de disipare a căldurii: Conductivitatea termică a aluminiului (aproximativ 237 W/m·K) este mult mai mare decât cea a oțelului (aproximativ 50 W/m·K), ceea ce ajută bateria să disipeze rapid căldura în timpul funcționării și să reducă riscul de fluctuație termică.
6. Cost și economie
• Costuri reduse ale materialelor și procesării: Prețul materiei prime pentru aluminiu este moderat, iar consumul de energie pentru procesare este scăzut, ceea ce este potrivit pentru producția la scară largă. În schimb, materiale precum oțelul inoxidabil sunt mai scumpe.
7. Proiectare de siguranță
• Mecanism de eliberare a presiunii: Carcasele de aluminiu pot elibera presiunea internă și pot evita explozia în caz de supraîncărcare sau fuga termică prin proiectarea unor supape de siguranță, cum ar fi structura CID flip a bateriilor cilindrice.
8. Practici industriale și standardizare
• Carcasele de aluminiu au fost adoptate pe scară largă încă din primele zile de comercializare a bateriilor cu litiu, cum ar fi bateria 18650 lansată de Sony în 1991, formând un lanț industrial matur și standarde tehnice, consolidându-și și mai mult poziția principală.
Există întotdeauna excepții. În unele scenarii speciale, se folosesc și învelișuri din oțel:
În unele scenarii cu cerințe extrem de ridicate de rezistență mecanică, cum ar fi unele baterii de alimentare sau aplicații în medii extreme, se pot utiliza carcase din oțel nichelat, dar costul crește greutatea și costul.
Concluzie
Carcasele din aluminiu au devenit o alegere ideală pentru carcasele bateriilor cu litiu datorită avantajelor lor complete, cum ar fi greutatea redusă, rezistența la coroziune, conductivitatea bună, prelucrarea ușoară, disiparea excelentă a căldurii și costul redus, echilibrând perfect performanța, siguranța și cerințele economice.
Data publicării: 17 februarie 2025
