Защо литиевите батерии използват алуминий като черупки?

Основните причини литиевите батерии да използват алуминиеви черупки могат да бъдат анализирани подробно от следните аспекти, а именно леки, устойчивост на корозия, добра проводимост, добра производителност на обработка, ниска цена, добра работа на разсейване на топлина и т.н.

1. Лек

• Ниска плътност: Плътността на алуминия е около 2,7 g/cm³, което е значително по -ниска от тази на стоманата, която е около 7,8 g/cm³. В електронни устройства, които преследват висока енергийна плътност и леки тежести, като мобилни телефони, лаптопи и електрически превозни средства, алуминиевите черупки могат ефективно да намалят общото тегло и да подобрят издръжливостта.

2. Корозионна устойчивост

• Адаптивност към среди с високо напрежение: Работното напрежение на литиевата батерия Положителният електроден материали, като тройни материали и литиев кобалтовия оксид, е сравнително високо (3.0-4.5V). При този потенциал алуминият ще образува плътен алуминиев оксид (al₂o₃) пасивационен филм на повърхността, за да се предотврати по -нататъшна корозия. Стоманата лесно се корозира от електролит при високо налягане, което води до разграждане или изтичане на производителността на батерията.

• Електролитна съвместимост: Алуминият има добра химическа стабилност към органичните електролити, като LIPF₆ и не е предразположен към реакция по време на дългосрочна употреба.

3. Проводимост и структурен дизайн

• Текуща връзка на колектора: Алуминият е предпочитаният материал за колекционерите на положителния ток на електрода (като алуминиево фолио). Алуминиевата обвивка може да бъде директно свързана с положителния електрод, опростявайки вътрешната структура, намалявайки съпротивлението и подобряване на ефективността на предаване на енергия.

• Изисквания за проводимост на черупката: В някои дизайни на батерията алуминиевата обвивка е част от текущия път, като цилиндрични батерии, който има както функции на проводимост, така и защита.

4. Производителност на обработката

• Отлична пластичност: Алуминият е лесен за щамповане и разтягане и е подходящ за мащабно производство на сложни форми, като алуминиево-пластични филми за квадратни и меки пакети. Стоманените черупки са трудни за обработка и имат високи разходи.

• Гаранция за уплътняване: Алуминиевата технология за заваряване на черупки е зряла, като лазерно заваряване, която може ефективно да запечата електролита, да предотврати нахлуването в влагата и кислорода и да удължи живота на батерията.

5. Термично управление

• Ефективност на разсейване на висока топлинна разсейване: Топлинната проводимост на алуминия (около 237 w/m · k) е много по -висока от тази на стоманата (около 50 w/m · k), което помага на батерията бързо да разсее топлината, когато работи и намалява на Риск от термично бягство.

6. Разходи и икономика

• Ниски разходи за материал и обработка: Цената на алуминия на суровините е умерена, а консумацията на енергия на обработка е ниска, което е подходящо за мащабно производство. За разлика от тях, материали като неръждаема стомана са по -скъпи.

7. Дизайн на безопасността

• Механизъм за облекчаване на налягането: Алуминиевите черупки могат да отделят вътрешно налягане и да избегнат експлозия в случай на презареждане или термично бягство чрез проектиране на предпазни клапани, като структурата на цилип на цилиндрични батерии.

8. Индустриални практики и стандартизация

• Алуминиевите черупки са широко възприети от първите дни на комерсиализацията на литиеви батерии, като батерията от 18650 г., стартирана от Sony през 1991 г., образувайки зряла индустриална и технически стандарти, като допълнително консолидира своето основно положение.

Винаги има изключения. В някои специални сценарии се използват и стоманени черупки:

В някои сценарии с изключително високи изисквания за механична якост, като някои захранващи батерии или приложения за екстремни среди, могат да се използват никелирани стоманени черупки, но цената е увеличена тегло и цена.

Заключение

Алуминиевите черупки са се превърнали в идеален избор за черупки на литиеви батерии поради техните всеобхватни предимства като леко тегло, устойчивост на корозия, добра проводимост, лесна обработка, отлично разсейване на топлина и ниска цена, перфектно балансиране на производителността, безопасност и икономически изисквания.