Чому літій{0}}іонні батареї зазвичай використовують алюмінієві оболонки? — Систематичний аналіз від властивостей матеріалу до промислової практики

Із швидким популяризацією нових транспортних засобів, систем накопичення енергії та портативних електронних виробів літій-іонні батареї стали основним компонентом нової енергетичної системи. У конструктивному плані літій-іонних батарей вибір матеріалу оболонки безпосередньо впливає на безпеку, надійність і продуктивність системи. Наразі основні квадратні комірки та модулі зазвичай мають алюмінієві корпусні конструкції, такі як призматичний комірковий корпус і алюмінієвий корпус для акумулятора, які стали зрілим вибором після тривалої-термінової галузевої перевірки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З точки зору матеріалознавства та промислового застосування, вибір алюмінієвих оболонок не є випадковим, а скоріше результатом комплексного балансу багатьох показників ефективності.

 

По-перше, алюміній має відмінну електропровідність. У системах літій-іонних акумуляторів корпус не лише забезпечує структурний захист, але й бере участь в управлінні загальним електромагнітним середовищем і розподілом струму. Алюмінієві оболонки можуть певною мірою зменшити ризик місцевого опору та блукаючих струмів, сприяючи покращенню вихідної стабільності батареї. У системах із квадратними комірками та модульними системами *алюмінієва оболонка літієвих комірок* утворює відносно стабільне електричне середовище з внутрішнім блоком електродів і електродними роз’ємами, що робить його особливо придатним для додатків живлення та зберігання енергії з високими вимогами до узгодженості.

 

По-друге, алюміній має значні переваги в теплопровідності. Літій-іонні акумулятори постійно виділяють тепло під час заряджання та розряджання. Якщо це тепло не може бути вивільнено вчасно, це безпосередньо вплине на термін служби циклу та навіть призведе до ризику термічного витоку. Теплопровідність алюмінію значно вища, ніж у сталі, що робить його ідеальним носієм тепла. Завдяки структурній конструкції алюмінієвого корпусу для призматичної літій-іонної батареї внутрішнє тепло може більш ефективно передаватись зовнішній системі керування температурою, що є вирішальним для безпечної роботи батареї.

 

З точки зору легкої ваги, алюмінієві корпуси також мають незамінні переваги. Щільність алюмінію набагато нижча, ніж щільність сталі, і за однакових умов міцності конструкції вага окремих елементів і цілого акумулятора може бути значно зменшена. Для нових енерготранспортних засобів зменшення ваги безпосередньо пов’язане зі споживанням енергії транспортним засобом і характеристиками запасу ходу. Таким чином, New Energy Vehicle Aluminium Battery Case став одним із основних рішень для систем живлення акумуляторів. У сферах зберігання енергії та портативних пристроїв зменшення ваги також допомагає покращити системну інтеграцію та ефективність транспортування.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стійкість до корозії є ще одним основним показником, якому повинні відповідати корпуси літієвих батарей. Алюміній легко утворює щільну оксидну плівку в природному середовищі, яка може ефективно блокувати корозію вологи та хімічних середовищ. При високій вологості, високій температурі або складних умовах експлуатації алюмінієві оболонки зберігають структурну стабільність протягом тривалого часу, захищаючи внутрішню електрохімічну систему від зовнішнього впливу. Ця характеристика робить алюмінієві оболонки з призматичними комірками особливо стабільними в таких застосуваннях, як зовнішнє зберігання енергії та електричний транспорт.

 

З точки зору стійкості до високих температур і структурної стабільності, алюмінієві сплави демонструють чудову термічну стабільність у діапазоні робочих температур літієвих батарей і не схильні до деформації або погіршення продуктивності. Це особливо важливо для великої-розрядки, частого швидкого заряджання та великих-систем акумуляторів. Конструктивні рішення, представлені призматичним акумуляторним корпусом з алюмінієвого сплаву, вже накопичили зрілий досвід інженерних застосувань у сферах живлення та зберігання енергії.

 

Вартість і ефективність виробництва також є важливими причинами широкого застосування алюмінієвих оболонок. Хоча сама по собі ціна матеріалу не найнижча, алюмінієві сплави мають значні переваги у формуванні та обробці. За допомогою таких процесів, як глибока витяжка та штампування, можна виготовляти оболонки з високою консистенцією та низьким рівнем браку. Наприклад, процес глибоко витягнутої алюмінієвої батареї може скоротити кроки зварювання та знизити ризик витоку та структурної несправності. Для виробництва акумуляторних систем зрілість цього процесу безпосередньо залежить від стабільності великомасштабного-виробництва та загального контролю витрат.

 

Крім того, алюмінієві корпуси забезпечують надійну адаптацію до різних конфігурацій акумуляторів. Незалежно від того, чи йдеться про призматичні елементи, модульні системи чи конструкції-системного рівня, як-от акумуляторна батарея з алюмінієвим корпусом, алюмінієві корпуси можна оптимізувати відповідно до різних вимог щодо ємності, розміру та застосування. Незважаючи на те, що існує кілька підходів, таких як LiFePO4 Soft Pack Cell, у деяких системах пакетів і літій-залізо-фосфатних систем, рішення з призматичним алюмінієвим корпусом залишається вирішальним для сценаріїв, що вимагають високої послідовності та безпеки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким чином, застосування алюмінієвих корпусів у літієвих батареях обумовлено не однією перевагою продуктивності, а скоріше сукупністю факторів, зокрема провідністю, теплопровідністю, легкою конструкцією, стійкістю до корозії, стійкістю до високих-температур і доцільністю виробництва. На нинішньому етапі розвитку галузі рішення з алюмінієвого корпусу створили стабільну інженерну систему та зрілий ланцюжок поставок, що робить їх одним із найдоцільніших довгострокових -виборів конструктивного дизайну літієвих батарей.

 

З постійним розвитком індустрії нових енергетичних транспортних засобів і накопичувачів енергії, оптимізація дизайну навколо структурних форм, таких як пакетний алюмінієвий корпус іПризматичний чохолбуде продовжувати розвиватися, і основну позицію алюмінієвих корпусів у галузі літієвих батарей буде важко замінити в короткостроковій перспективі.