Niyə litium batareyaları qabıq kimi alüminiumdan istifadə edir?

Litium batareyalarının alüminium qabıqlardan istifadə etməsinin əsas səbəbləri aşağıdakı aspektlərdən, yəni yüngüllük, korroziyaya davamlılıq, yaxşı keçiricilik, yaxşı emal performansı, aşağı qiymət, yaxşı istilik yayılması performansı və s.

1. Yüngül

• Aşağı sıxlıq: Alüminiumun sıxlığı təxminən 2,7 q/sm³ təşkil edir ki, bu da poladdan əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır, təxminən 7,8 q/sm³. Cib telefonları, noutbuklar və elektrik nəqliyyat vasitələri kimi yüksək enerji sıxlığı və yüngüllük tələb edən elektron cihazlarda alüminium qabıqlar ümumi çəkisini effektiv şəkildə azalda və dözümlülüyü yaxşılaşdıra bilər.

2. Korroziyaya davamlılıq

• Yüksək gərginlikli mühitlərə uyğunlaşma: Litium batareyası müsbət elektrod materiallarının, məsələn, üçlü materiallar və litium kobalt oksidinin iş gərginliyi nisbətən yüksəkdir (3,0-4,5V). Bu potensialda alüminium əlavə korroziyanın qarşısını almaq üçün səthdə sıx alüminium oksid (Al₂O₃) passivasiya filmi əmələ gətirəcək. Polad yüksək təzyiq altında elektrolit tərəfindən asanlıqla korroziyaya məruz qalır, nəticədə batareyanın performansı pisləşir və ya sızır.

• Elektrolit uyğunluğu: Alüminium LiPF₆ kimi üzvi elektrolitlərə yaxşı kimyəvi dayanıqlığa malikdir və uzunmüddətli istifadə zamanı reaksiyaya meylli deyil.

3. Keçiricilik və struktur dizaynı

• Cari kollektor bağlantısı: Alüminium müsbət elektrod cərəyan kollektorları üçün üstünlük verilən materialdır (məsələn, alüminium folqa). Alüminium qabıq birbaşa müsbət elektroda qoşula bilər, daxili quruluşu sadələşdirir, müqaviməti azaldır və enerji ötürülməsi səmərəliliyini artırır.

• Qabıq keçiriciliyinə tələblər: Bəzi batareya dizaynlarında alüminium qabıq həm keçiricilik, həm də qoruma funksiyalarına malik silindrik batareyalar kimi cari yolun bir hissəsidir.

4. Emal performansı

• Əla çeviklik: Alüminiumu möhürləmək və uzatmaq asandır və kvadrat və yumşaq batareyalar üçün alüminium-plastik filmlər kimi mürəkkəb formaların geniş miqyaslı istehsalı üçün uyğundur. Polad qabıqları emal etmək çətindir və yüksək qiymətə malikdir.

• Sızdırmazlıq zəmanəti: Alüminium qabıq qaynaq texnologiyası, elektroliti effektiv şəkildə möhürləyə bilən, rütubətin və oksigenin nüfuz etməsinin qarşısını alan və batareyanın ömrünü uzadan lazer qaynağı kimi yetkindir.

5. İstilik idarəetməsi

• Yüksək istilik yayma səmərəliliyi: Alüminiumun istilik keçiriciliyi (təxminən 237 Vt/m·K) poladdan (təxminən 50 Vt/m·K) çox yüksəkdir, bu da batareyanın işləyərkən istiliyi tez bir zamanda yaymasına və istilikdən qaçma riskini azaltmağa kömək edir.

6. Xərc və iqtisadiyyat

• Aşağı material və emal xərcləri: Alüminiumun xammal qiyməti orta səviyyədədir və emal enerjisi sərfiyyatı aşağıdır ki, bu da genişmiqyaslı istehsal üçün əlverişlidir. Bunun əksinə olaraq, paslanmayan polad kimi materiallar daha bahalıdır.

7. Təhlükəsizlik dizaynı

• Təzyiq azaltma mexanizmi: Alüminium qabıqlar silindrik akkumulyatorların CID çevirmə quruluşu kimi təhlükəsizlik klapanlarını dizayn edərək, həddindən artıq yüklənmə və ya termal qaçış halında daxili təzyiqi buraxa və partlayışın qarşısını ala bilər.

8. Sənaye təcrübələri və standartlaşdırma

• Alüminium qabıqlar litium batareyanın kommersiyalaşdırılmasının ilk günlərindən geniş şəkildə qəbul edilmişdir, məsələn, Sony tərəfindən 1991-ci ildə buraxılmış 18650 akkumulyator, yetkin sənaye zənciri və texniki standartlar təşkil edərək, onun əsas mövqeyini daha da möhkəmləndirir.

Həmişə istisnalar var. Bəzi xüsusi ssenarilərdə polad qabıqlar da istifadə olunur:

Bəzi enerji batareyaları və ya ekstremal ətraf mühit tətbiqləri kimi olduqca yüksək mexaniki qüvvə tələbləri olan bəzi ssenarilərdə nikel örtüklü polad qabıqlar istifadə oluna bilər, lakin dəyəri artan çəki və xərcdir.

Nəticə

Alüminium qabıqlar, yüngül çəki, korroziyaya davamlılıq, yaxşı keçiricilik, asan emal, əla istilik yayılması və aşağı qiymət, mükəmməl balanslaşdıran performans, təhlükəsizlik və iqtisadi tələblər kimi hərtərəfli üstünlüklərinə görə litium batareya qabıqları üçün ideal seçim olmuşdur.