Основні причини використання алюмінієвих корпусів у літієвих батареях можна детально проаналізувати з таких аспектів, як легка вага, стійкість до корозії, добра провідність, хороші технологічні характеристики, низька вартість, хороші показники тепловіддачі тощо.
1. Легкий
• Низька щільність: щільність алюмінію становить близько 2,7 г/см³, що значно нижче, ніж у сталі, яка становить близько 7,8 г/см³. В електронних пристроях, що прагнуть високої щільності енергії та легкої ваги, таких як мобільні телефони, ноутбуки та електромобілі, алюмінієві корпуси можуть ефективно зменшити загальну вагу та підвищити довговічність.
2. Стійкість до корозії
• Адаптація до високовольтних середовищ: Робоча напруга матеріалів позитивних електродів літієвих батарей, таких як потрійні матеріали та оксид літію-кобальту, є відносно високою (3,0-4,5 В). За цієї напруги алюміній утворює на поверхні щільну пасиваційну плівку з оксиду алюмінію (Al₂O₃), щоб запобігти подальшій корозії. Сталь легко кородує від електроліту під високим тиском, що призводить до погіршення продуктивності батареї або витоку.
• Сумісність з електролітами: Алюміній має добру хімічну стабільність до органічних електролітів, таких як LiPF₆, і не схильний до реакцій під час тривалого використання.
3. Провідність та структурне проектування
• З'єднання струмознімачів: Алюміній є кращим матеріалом для струмознімачів з позитивним електродом (наприклад, алюмінієва фольга). Алюмінієвий корпус можна безпосередньо з'єднати з позитивним електродом, що спрощує внутрішню структуру, зменшує опір і підвищує ефективність передачі енергії.
• Вимоги до провідності оболонки: У деяких конструкціях акумуляторів алюмінієва оболонка є частиною шляху струму, наприклад, у циліндричних акумуляторах, яка виконує як функції провідності, так і захисту.
4. Продуктивність обробки
• Відмінна пластичність: Алюміній легко штампується та розтягується, і він підходить для великомасштабного виробництва складних форм, таких як алюмінієво-пластикові плівки для квадратних та м’яких акумуляторів. Сталеві оболонки важко обробляти та мають високу вартість.
• Гарантія герметизації: технологія зварювання алюмінієвого корпусу є зрілою, такою як лазерне зварювання, яка може ефективно герметизувати електроліт, запобігати проникненню вологи та кисню та продовжувати термін служби акумулятора.
5. Термічний менеджмент
• Висока ефективність розсіювання тепла: теплопровідність алюмінію (близько 237 Вт/м·K) значно вища, ніж у сталі (близько 50 Вт/м·K), що допомагає акумулятору швидко розсіювати тепло під час роботи та зменшує ризик теплового витоку.
6. Вартість та економія
• Низькі витрати на матеріали та обробку: ціна на сировину для алюмінію помірна, а споживання енергії на обробку низьке, що підходить для великомасштабного виробництва. Натомість, такі матеріали, як нержавіюча сталь, є дорожчими.
7. Проектування безпеки
• Механізм скидання тиску: Алюмінієві корпуси можуть скидати внутрішній тиск і запобігати вибуху у разі перезаряджання або теплового вибуху завдяки конструкції запобіжних клапанів, таких як перекидна структура CID циліндричних акумуляторів.
8. Галузева практика та стандартизація
• Алюмінієві корпуси широко впроваджуються з перших днів комерціалізації літієвих акумуляторів, таких як акумулятор 18650, випущений Sony у 1991 році, формуючи зрілий промисловий ланцюг і технічні стандарти, ще більше зміцнюючи свої позиції в основному ринку.
Завжди є винятки. У деяких особливих випадках також використовуються сталеві оболонки:
У деяких сценаріях з надзвичайно високими вимогами до механічної міцності, таких як деякі акумуляторні батареї або застосування в екстремальних умовах, можуть використовуватися нікельовані сталеві корпуси, але це призводить до збільшення ваги та вартості.
Висновок
Алюмінієві корпуси стали ідеальним вибором для корпусів літієвих акумуляторів завдяки своїм комплексним перевагам, таким як мала вага, стійкість до корозії, добра провідність, легкість обробки, відмінне тепловідведення та низька вартість, ідеально поєднуючи продуктивність, безпеку та економічні вимоги.
Час публікації: 17 лютого 2025 р.
