Els principals motius de les bateries de liti d’utilitzar closques d’alumini es poden analitzar detalladament a partir dels aspectes següents, és a dir, lleuger, resistència a la corrosió, bona conductivitat, bon rendiment de processament, baix cost, bon rendiment de dissipació de calor, etc.
1. Lleuger
• Densitat baixa: la densitat d’alumini és d’uns 2,7 g/cm³, que és significativament inferior a la de l’acer, que és d’uns 7,8 g/cm³. En dispositius electrònics que persegueixen una alta densitat d’energia i lleuger, com ara telèfons mòbils, ordinadors portàtils i vehicles elèctrics, les closques d’alumini poden reduir eficaçment el pes global i millorar la resistència.
2. Resistència a la corrosió
• Adaptabilitat als ambients d’alta tensió: la tensió de treball dels materials d’elèctrodes positius de la bateria de liti, com ara materials ternaris i òxid de cobalt de liti, és relativament elevada (3.0-4,5V). A aquest potencial, l’alumini formarà una pel·lícula de passivació d’òxid d’alumini dens (Al₂o₃) a la superfície per evitar més corrosió. L’acer és fàcilment corroït per l’electròlit a alta pressió, donant lloc a la degradació o fuga del rendiment de la bateria.
• Compatibilitat d’electròlits: l’alumini té una bona estabilitat química als electròlits orgànics, com el LIPF₆, i no és propens a la reacció durant l’ús a llarg termini.
3. Conductivitat i disseny estructural
• Connexió del col·leccionista actual: L’alumini és el material preferit per als col·leccionistes de corrent d’elèctrodes positius (com el paper d’alumini). La closca d'alumini es pot connectar directament a l'elèctrode positiu, simplificant l'estructura interna, reduint la resistència i millorant l'eficiència de la transmissió d'energia.
• Requisits de conductivitat de la closca: en alguns dissenys de bateries, la closca d'alumini forma part del camí actual, com ara les bateries cilíndriques, que té tant conductivitat com funcions de protecció.
4. Rendiment de processament
• Excel·lent ductilitat: L’alumini és fàcil d’estampar i estirar, i és adequat per a la producció a gran escala de formes complexes, com ara pel·lícules d’alumini-plàstic per a bateries quadrades i en paquet suau. Les closques d’acer són difícils de processar i tenen costos elevats.
• Garantia de segellat: la tecnologia de soldadura de closca d’alumini és madura, com la soldadura làser, que pot segellar eficaçment l’electròlit, evitar que la humitat i l’oxigen s’enviïn i estenguin la durada de la bateria.
5. Gestió tèrmica
• Alta eficiència de dissipació de calor: la conductivitat tèrmica de l’alumini (uns 237 w/m · k) és molt superior a la de l’acer (uns 50 W/m · k), cosa que ajuda a la bateria a dissipar la calor ràpidament quan es treballa i es redueix el Risc de fugida tèrmica.
6. Cost i economia
• Baix costos de material i processament: el preu de la matèria primera de l’alumini és moderat i el consum d’energia de processament és baix, adequat per a la producció a gran escala. En canvi, materials com l’acer inoxidable són més cars.
7. Disseny de seguretat
• Mecanisme d’alleujament de la pressió: les closques d’alumini poden alliberar la pressió interna i evitar l’explosió en cas de sobrecàrrega o desbordament tèrmic dissenyant vàlvules de seguretat, com l’estructura del flip CID de les bateries cilíndriques.
8. Pràctiques i normalització de la indústria
• Les closques d’alumini s’han adoptat àmpliament des dels primers dies de la comercialització de bateries de liti, com la bateria de 18650 llançada per Sony el 1991, formant una cadena industrial madura i estàndards tècnics, consolidant encara més la seva posició principal.
Sempre hi ha excepcions. En alguns escenaris especials, també s’utilitzen petxines d’acer:
En alguns escenaris amb requisits de força mecànica extremadament alts, com ara algunes bateries d’alimentació o aplicacions d’entorn extrem, es poden utilitzar closques d’acer de níquel, però el cost és un augment del pes i el cost.
Conclusió
Les closques d’alumini s’han convertit en una opció ideal per a les closques de bateries de liti a causa dels seus avantatges integrals com el pes lleuger, la resistència a la corrosió, la bona conductivitat, el processament fàcil, la dissipació de calor excel·lent i el baix cost, el rendiment perfectament equilibrat, la seguretat i els requisits econòmics.
Posada Posada: 17-2025 de febrer
