La ĉefaj kialoj, kial litiaj baterioj uzas aluminiajn ŝelojn, povas esti detale analizitaj laŭ la jenaj aspektoj, nome malpezeco, korodrezisto, bona konduktiveco, bona prilaborado, malalta kosto, bona varmodisradiada efikeco, ktp.
1. Malpeza
• Malalta denseco: La denseco de aluminio estas ĉirkaŭ 2,7 g/cm³, kio estas signife pli malalta ol tiu de ŝtalo, kiu estas ĉirkaŭ 7,8 g/cm³. En elektronikaj aparatoj, kiuj celas altan energidensecon kaj malpezecon, kiel poŝtelefonoj, tekokomputiloj kaj elektraj veturiloj, aluminiaj ŝeloj povas efike redukti la totalan pezon kaj plibonigi eltenemon.
2. Kororezisto
• Adaptiĝemo al alttensiaj medioj: La funkcia tensio de pozitivaj elektrodmaterialoj de litiaj baterioj, kiel ekzemple ternaraj materialoj kaj litia kobalta oksido, estas relative alta (3.0-4.5V). Ĉe tiu potencialo, aluminio formos densan pasivigan filmon de aluminio-oksido (Al₂O₃) sur la surfaco por malhelpi plian korodon. Ŝtalo facile korodiĝas per elektrolito sub alta premo, rezultante en degradiĝo aŭ elfluo de la baterio.
• Kongrueco de elektrolitoj: Aluminio havas bonan kemian stabilecon al organikaj elektrolitoj, kiel ekzemple LiPF₆, kaj ne emas reakcii dum longdaŭra uzo.
3. Konduktiveco kaj struktura dezajno
• Konekto de kurentkolektilo: Aluminio estas la preferata materialo por pozitivaj elektrodaj kurentkolektiloj (kiel ekzemple aluminiofolio). La aluminioŝelo povas esti rekte konektita al la pozitiva elektrodo, simpligante la internan strukturon, reduktante reziston kaj plibonigante la energitransigan efikecon.
• Postuloj pri konduktiveco de la ŝelo: En iuj bateriodezajnoj, la aluminia ŝelo estas parto de la kurentvojo, kiel ekzemple cilindraj baterioj, kiu havas kaj konduktivecon kaj protektajn funkciojn.
4. Prilabora efikeco
• Bonega duktileco: Aluminio estas facile stampebla kaj streĉebla, kaj taŭgas por grandskala produktado de kompleksaj formoj, kiel ekzemple aluminio-plastaj filmoj por kvadrataj kaj molaj baterioj. Ŝtalaj ŝeloj estas malfacile prilaboreblaj kaj havas altajn kostojn.
• Garantio pri sigelado: La teknologio de veldado per aluminia ŝelo estas matura, kiel ekzemple lasera veldado, kiu povas efike sigeli la elektroliton, malhelpi la invadon de humideco kaj oksigeno, kaj plilongigi la vivon de la baterio.
5. Termika administrado
• Alta varmodisradiada efikeco: La varmokondukteco de aluminio (ĉirkaŭ 237 W/m·K) estas multe pli alta ol tiu de ŝtalo (ĉirkaŭ 50 W/m·K), kio helpas la baterion rapide disipi varmon dum funkciado kaj redukti la riskon de termika forkurado.
6. Kosto kaj ekonomio
• Malaltaj materialaj kaj prilaboraj kostoj: La krudmateriala prezo de aluminio estas modera, kaj la prilabora energikonsumo estas malalta, kio taŭgas por grandskala produktado. Kontraste, materialoj kiel rustorezista ŝtalo estas pli multekostaj.
7. Sekureca dezajno
• Mekanismo por malpezigo de premo: Aluminiaj ŝeloj povas liberigi internan premon kaj eviti eksplodon en kazo de troŝargo aŭ termika forkurado per la dizajnado de sekurecaj valvoj, kiel ekzemple la CID-renversa strukturo de cilindraj baterioj.
8. Industriaj praktikoj kaj normigo
• Aluminiaj ŝeloj estis vaste adoptitaj ekde la fruaj tagoj de komercigo de litiaj baterioj, kiel ekzemple la 18650-baterio lanĉita de Sony en 1991, formante maturan industrian ĉenon kaj teknikajn normojn, plue plifirmigante ĝian ĉefan pozicion.
Ĉiam ekzistas esceptoj. En iuj specialaj scenaroj, ŝtalaj ŝeloj ankaŭ estas uzataj:
En iuj scenaroj kun ekstreme altaj mekanikaj fortpostuloj, kiel ekzemple iuj baterioj aŭ aplikoj de ekstrema medio, nikelizitaj ŝtalŝeloj povas esti uzataj, sed la kosto estas pliigita pezo kaj kosto.
Konkludo
Aluminiaj ŝeloj fariĝis ideala elekto por litiaj bateriaj ŝeloj pro siaj ampleksaj avantaĝoj kiel malpeza pezo, korodrezisto, bona konduktiveco, facila prilaborado, bonega varmodisradiado kaj malalta kosto, perfekte ekvilibrigante rendimenton, sekurecon kaj ekonomiajn postulojn.
Afiŝtempo: 17-a de februaro 2025
