Glavni razlozi za korištenje aluminijskih kućišta u litijevim baterijama mogu se detaljno analizirati iz sljedećih aspekata: mala težina, otpornost na koroziju, dobra vodljivost, dobre performanse obrade, niska cijena, dobre performanse odvođenja topline itd.
1. Lagano
• Niska gustoća: Gustoća aluminija je oko 2,7 g/cm³, što je znatno niže od gustoće čelika, koja iznosi oko 7,8 g/cm³. U elektroničkim uređajima koji teže visokoj gustoći energije i maloj težini, poput mobitela, prijenosnih računala i električnih vozila, aluminijske ljuske mogu učinkovito smanjiti ukupnu težinu i poboljšati izdržljivost.
2. Otpornost na koroziju
• Prilagodljivost visokonaponskim okruženjima: Radni napon materijala pozitivnih elektroda litijeve baterije, kao što su ternarni materijali i litijev kobalt oksid, relativno je visok (3,0-4,5 V). Pri tom potencijalu, aluminij će na površini formirati gusti pasivizacijski film aluminijevog oksida (Al₂O₃) kako bi spriječio daljnju koroziju. Čelik lako korodira elektrolit pod visokim tlakom, što rezultira smanjenjem performansi baterije ili curenjem.
• Kompatibilnost elektrolita: Aluminij ima dobru kemijsku stabilnost na organske elektrolite, poput LiPF₆, i nije sklon reakcijama tijekom dugotrajne upotrebe.
3. Vodljivost i strukturni dizajn
• Spajanje strujnog kolektora: Aluminij je preferirani materijal za strujne kolektore s pozitivnom elektrodom (poput aluminijske folije). Aluminijska ljuska može se izravno spojiti na pozitivnu elektrodu, što pojednostavljuje unutarnju strukturu, smanjuje otpor i poboljšava učinkovitost prijenosa energije.
• Zahtjevi za vodljivost ljuske: U nekim izvedbama baterija, aluminijska ljuska je dio strujnog puta, kao što su cilindrične baterije, koja ima i funkciju vodljivosti i zaštitne funkcije.
4. Performanse obrade
• Izvrsna duktilnost: Aluminij se lako preša i rasteže te je pogodan za masovnu proizvodnju složenih oblika, kao što su aluminijsko-plastične folije za kvadratne i mekane baterije. Čelične ljuske teško je obrađivati i imaju visoke troškove.
• Jamstvo brtvljenja: Tehnologija zavarivanja aluminijske ljuske je zrela, poput laserskog zavarivanja, koja može učinkovito zatvoriti elektrolit, spriječiti prodiranje vlage i kisika te produžiti vijek trajanja baterije.
5. Upravljanje toplinom
• Visoka učinkovitost odvođenja topline: Toplinska vodljivost aluminija (oko 237 W/m·K) je mnogo veća od one čelika (oko 50 W/m·K), što pomaže bateriji da brzo odvede toplinu tijekom rada i smanji rizik od toplinskog bijega.
6. Troškovi i ekonomičnost
• Niski troškovi materijala i obrade: Cijena sirovine aluminija je umjerena, a potrošnja energije za obradu niska, što je pogodno za proizvodnju velikih razmjera. Nasuprot tome, materijali poput nehrđajućeg čelika su skuplji.
7. Sigurnosni dizajn
• Mehanizam za smanjenje tlaka: Aluminijske ljuske mogu osloboditi unutarnji tlak i spriječiti eksploziju u slučaju prekomjernog punjenja ili termalnog bijega dizajniranjem sigurnosnih ventila, kao što je CID flip struktura cilindričnih baterija.
8. Industrijske prakse i standardizacija
• Aluminijske ljuske široko su prihvaćene od ranih dana komercijalizacije litijevih baterija, poput baterije 18650 koju je Sony lansirao 1991. godine, formirajući zreli industrijski lanac i tehničke standarde, dodatno učvršćujući svoju poziciju u mainstreamu.
Uvijek postoje iznimke. U nekim posebnim scenarijima koriste se i čelične ljuske:
U nekim scenarijima s izuzetno visokim zahtjevima za mehaničku čvrstoću, kao što su neke baterije ili primjene u ekstremnim uvjetima, mogu se koristiti poniklane čelične ljuske, ali cijena je povećanje težine i troškova.
Zaključak
Aluminijske ljuske postale su idealan izbor za litijeve baterije zbog svojih sveobuhvatnih prednosti kao što su mala težina, otpornost na koroziju, dobra vodljivost, jednostavna obrada, izvrsno odvođenje topline i niska cijena, savršeno balansirajući performanse, sigurnost i ekonomske zahtjeve.
Vrijeme objave: 17. veljače 2025.
