Pse bateritë e litiumit përdorin alumin si mbështjellës?

Arsyet kryesore pse bateritë e litiumit përdorin mbështjellës alumini mund të analizohen në detaje nga aspektet e mëposhtme, përkatësisht peshën e lehtë, rezistencën ndaj korrozionit, përçueshmërinë e mirë, performancën e mirë të përpunimit, koston e ulët, performancën e mirë të shpërndarjes së nxehtësisë, etj.

1. I lehtë

• Dendësi e ulët: Dendësia e aluminit është rreth 2.7 g/cm³, që është dukshëm më e ulët se ajo e çelikut, e cila është rreth 7.8 g/cm³. Në pajisjet elektronike që synojnë dendësi të lartë energjie dhe peshë të lehtë, siç janë telefonat celularë, laptopët dhe automjetet elektrike, mbështjellësit e aluminit mund të zvogëlojnë në mënyrë efektive peshën e përgjithshme dhe të përmirësojnë qëndrueshmërinë.

2. Rezistenca ndaj korrozionit

• Përshtatshmëria ndaj mjediseve me tension të lartë: Tensioni i punës i materialeve të elektrodës pozitive të baterisë së litiumit, siç janë materialet ternare dhe oksidi i kobaltit të litiumit, është relativisht i lartë (3.0-4.5V). Në këtë potencial, alumini do të formojë një film të dendur pasivizues të oksidit të aluminit (Al₂O₃) në sipërfaqe për të parandaluar korrozionin e mëtejshëm. Çeliku korrodohet lehtësisht nga elektroliti nën presion të lartë, duke rezultuar në degradim të performancës së baterisë ose rrjedhje.

• Përputhshmëria e elektroliteve: Alumini ka stabilitet të mirë kimik ndaj elektroliteve organike, siç është LiPF₆, dhe nuk është i prirur ndaj reaksioneve gjatë përdorimit afatgjatë.

3. Përçueshmëria dhe projektimi strukturor

• Lidhja e kolektorit të rrymës: Alumini është materiali i preferuar për kolektorët e rrymës me elektroda pozitive (siç është fleta e aluminit). Mbulesa e aluminit mund të lidhet drejtpërdrejt me elektrodën pozitive, duke thjeshtuar strukturën e brendshme, duke zvogëluar rezistencën dhe duke përmirësuar efikasitetin e transmetimit të energjisë.

• Kërkesat e guaskës për përçueshmëri: Në disa dizajne baterish, guaska e aluminit është pjesë e rrugës së rrymës, siç janë bateritë cilindrike, të cilat kanë si funksione përçueshmërie ashtu edhe mbrojtjeje.

4. Performanca e përpunimit

• Duktilitet i shkëlqyer: Alumini është i lehtë për t’u stampuar dhe shtrirë, dhe është i përshtatshëm për prodhim në shkallë të gjerë të formave komplekse, siç janë filmat prej alumini-plastik për bateritë katrore dhe me paketim të butë. Mbulesat e çelikut janë të vështira për t’u përpunuar dhe kanë kosto të lartë.

• Garanci vulosjeje: Teknologjia e saldimit me guaskë alumini është e zhvilluar, siç është saldimi me lazer, i cili mund të vulosë në mënyrë efektive elektrolitin, të parandalojë depërtimin e lagështirës dhe oksigjenit dhe të zgjasë jetëgjatësinë e baterisë.

5. Menaxhimi termik

• Efikasitet i lartë i shpërndarjes së nxehtësisë: Përçueshmëria termike e aluminit (rreth 237 W/m·K) është shumë më e lartë se ajo e çelikut (rreth 50 W/m·K), gjë që ndihmon baterinë të shpërndajë shpejt nxehtësinë gjatë punës dhe të zvogëlojë rrezikun e ikjes termike.

6. Kostoja dhe ekonomia

• Kosto të ulëta të materialit dhe përpunimit: Çmimi i lëndës së parë të aluminit është i moderuar dhe konsumi i energjisë së përpunimit është i ulët, gjë që është e përshtatshme për prodhim në shkallë të gjerë. Në të kundërt, materiale të tilla si çeliku inox janë më të shtrenjta.

7. Projektimi i sigurisë

• Mekanizmi i lehtësimit të presionit: Mbulesat e aluminit mund të lirojnë presionin e brendshëm dhe të shmangin shpërthimin në rast të mbingarkesës ose rrjedhjes termike duke projektuar valvola sigurie, siç është struktura e përmbysjes CID e baterive cilindrike.

8. Praktikat e industrisë dhe standardizimi

• Mbulesat e aluminit janë përdorur gjerësisht që nga ditët e para të komercializimit të baterive të litiumit, siç është bateria 18650 e lançuar nga Sony në vitin 1991, duke formuar një zinxhir të pjekur industrial dhe standarde teknike, duke konsoliduar më tej pozicionin e saj kryesor.

Gjithmonë ka përjashtime. Në disa skenarë të veçantë, përdoren edhe predha çeliku:

Në disa skenarë me kërkesa jashtëzakonisht të larta për rezistencë mekanike, siç janë disa bateri energjie ose aplikime në mjedise ekstreme, mund të përdoren guaska çeliku të veshura me nikel, por kostoja është rritja e peshës dhe kostos.

Përfundim

Mbulesat e aluminit janë bërë një zgjedhje ideale për mbështjellësit e baterive të litiumit për shkak të avantazheve të tyre gjithëpërfshirëse, të tilla si pesha e lehtë, rezistenca ndaj korrozionit, përçueshmëria e mirë, përpunimi i lehtë, shpërndarja e shkëlqyer e nxehtësisë dhe kostoja e ulët, duke balancuar në mënyrë të përsosur performancën, sigurinë dhe kërkesat ekonomike.