As principais razóns para que as baterías de litio utilicen cunchas de aluminio pódense analizar en detalle a partir dos seguintes aspectos, é dicir, a resistencia á corrosión lixeira, a boa condutividade, o bo rendemento de procesamento, o baixo custo, o bo rendemento da disipación da calor, etc.
1. Lixeiro
• Baixa densidade: a densidade de aluminio é de aproximadamente 2,7 g/cm³, que é significativamente inferior á do aceiro, que é de aproximadamente 7,8 g/cm³. En dispositivos electrónicos que perseguen unha alta densidade de enerxía e lixeiro, como teléfonos móbiles, portátiles e vehículos eléctricos, as cunchas de aluminio poden reducir eficazmente o peso global e mellorar a resistencia.
2. Resistencia á corrosión
• Adaptabilidade a ambientes de alta tensión: a tensión de traballo dos materiais de electrodos positivos da batería de litio, como materiais ternarios e óxido de cobalto de litio, é relativamente elevado (3,0-4,5V). Neste potencial, o aluminio formará unha película de pasivación de óxido de aluminio denso (Al₂o₃) na superficie para evitar máis corrosión. O aceiro é facilmente corroído por electrólitos a alta presión, obtendo a degradación do rendemento da batería ou as fugas.
• Compatibilidade dos electrólitos: o aluminio ten boa estabilidade química para os electrólitos orgánicos, como LIPF₆, e non é propenso á reacción durante o uso a longo prazo.
3. Condutividade e deseño estrutural
• Conexión de coleccionista actual: o aluminio é o material preferido para os colectores de corrente de electrodos positivos (como a lámina de aluminio). A cuncha de aluminio pódese conectar directamente ao electrodo positivo, simplificando a estrutura interna, reducindo a resistencia e mellorando a eficiencia da transmisión de enerxía.
• Requisitos de condutividade das cunchas: nalgúns deseños de baterías, a cuncha de aluminio forma parte da ruta actual, como as baterías cilíndricas, que teñen funcións de condutividade e protección.
4. Rendemento de procesamento
• Excelente ductilidade: o aluminio é fácil de estampar e estiramento e é adecuado para a produción a gran escala de formas complexas, como películas de aluminio-plástico para baterías cadradas e paquetes suaves. As cunchas de aceiro son difíciles de procesar e teñen custos elevados.
• Garantía de selado: a tecnoloxía de soldadura de cuncha de aluminio é madura, como a soldadura por láser, que pode selar efectivamente o electrólito, evitar que a humidade e o osíxeno invadan e prolongar a duración da batería.
5. Xestión térmica
• Eficiencia de disipación de alta calor: a condutividade térmica do aluminio (aproximadamente 237 W/M · K) é moito maior que a do aceiro (aproximadamente 50 W/M · K), o que axuda á batería a disipar rapidamente o calor cando funciona e reduce o Risco de fuga térmica.
6. Custo e economía
• Material baixo e custos de procesamento: o prezo das materias primas do aluminio é moderado e o consumo de enerxía de procesamento é baixo, o que é adecuado para a produción a gran escala. En contraste, materiais como o aceiro inoxidable son máis caros.
7. Deseño de seguridade
• Mecanismo de alivio da presión: As cunchas de aluminio poden liberar a presión interna e evitar a explosión en caso de sobrecarga ou fuga térmica mediante o deseño de válvulas de seguridade, como a estrutura de flip CID das baterías cilíndricas.
8. Prácticas da industria e estandarización
• As cunchas de aluminio foron amplamente adoptadas desde os primeiros días de comercialización de baterías de litio, como a batería de 18650 lanzada por Sony en 1991, formando unha cadea industrial madura e estándares técnicos, consolidando aínda máis a súa posición principal.
Sempre hai excepcións. Nalgúns escenarios especiais tamén se usan cunchas de aceiro:
Nalgúns escenarios con requisitos de resistencia mecánica extremadamente altos, como algunhas baterías de enerxía ou aplicacións de ambiente extremo, pódense usar cunchas de aceiro platadas de níquel, pero o custo aumenta o peso e o custo.
Conclusión
As cunchas de aluminio convertéronse nunha elección ideal para as cunchas de batería de litio debido ás súas vantaxes completas como o peso lixeiro, a resistencia á corrosión, a boa condutividade, o procesamento doado, a excelente disipación de calor e o baixo custo, o rendemento perfectamente equilibrando, a seguridade e os requisitos económicos.
Tempo de publicación: 17 de febreiro-2025
