რატომ იყენებენ ლითიუმის ბატარეები ალუმინს, როგორც ჭურვები?

ლითიუმის ბატარეების ძირითადი მიზეზები ალუმინის ჭურვების გამოსაყენებლად შეიძლება დეტალურად იქნას გაანალიზებული შემდეგი ასპექტებიდან, კერძოდ მსუბუქი წონა, კოროზიის წინააღმდეგობა, კარგი გამტარობა, კარგი დამუშავების შესრულება, დაბალი ღირებულება, კარგი სითბოს დაშლის შესრულება და ა.შ.

1. მსუბუქი წონა

• დაბალი სიმჭიდროვე: ალუმინის სიმკვრივე დაახლოებით 2.7 გ/სმ³ა, რაც მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე ფოლადი, რაც დაახლოებით 7.8 გ/სმ³ა. ელექტრონულ მოწყობილობებში, რომლებიც ატარებენ ენერგიის მაღალ სიმკვრივეს და მსუბუქ წონას, მაგალითად, მობილური ტელეფონები, ლეპტოპები და ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებები, ალუმინის ჭურვები შეიძლება ეფექტურად შეამცირონ საერთო წონა და გააუმჯობესონ გამძლეობა.

2. კოროზიის წინააღმდეგობა

• მაღალი ძაბვის გარემოში ადაპტირება: ლითიუმის ბატარეის პოზიტიური ელექტროდების მასალების სამუშაო ძაბვა, მაგალითად, სამკერვალო მასალები და ლითიუმის კობალტის ოქსიდი, შედარებით მაღალია (3.0-4.5V). ამ პოტენციალში, ალუმინი ჩამოაყალიბებს მკვრივ ალუმინის ოქსიდის (Al₂o₃) პასივაციის ფილმს ზედაპირზე, რათა თავიდან იქნას აცილებული შემდგომი კოროზიის თავიდან ასაცილებლად. ფოლადი ადვილად კოროზირდება ელექტროლიტით მაღალი წნევის ქვეშ, რის შედეგადაც ხდება ბატარეის მუშაობის დეგრადაცია ან გაჟონვა.

• ელექტროლიტური თავსებადობა: ალუმინს აქვს კარგი ქიმიური სტაბილურობა ორგანული ელექტროლიტების მიმართ, მაგალითად, LipF₆ და არ არის მიდრეკილი რეაქციისკენ, გრძელვადიანი გამოყენების დროს.

3. გამტარობა და სტრუქტურული დიზაინი

• მიმდინარე კოლექციონერის კავშირი: ალუმინი არის სასურველი მასალა პოზიტიური ელექტროდის დენის კოლექციონერებისთვის (მაგალითად, ალუმინის კილიტა). ალუმინის ჭურვი პირდაპირ შეიძლება იყოს დაკავშირებული პოზიტიურ ელექტროდთან, შიდა სტრუქტურის გამარტივებას, წინააღმდეგობის შემცირებას და ენერგიის გადაცემის ეფექტურობის გაუმჯობესებას.

• ჭურვის გამტარობის მოთხოვნები: ბატარეის ზოგიერთ დიზაინში, ალუმინის ჭურვი არის მიმდინარე ბილიკის ნაწილი, მაგალითად, ცილინდრული ბატარეები, რომელსაც აქვს როგორც გამტარობის, ასევე დაცვის ფუნქციები.

4. დამუშავების შესრულება

• შესანიშნავი ductility: ალუმინი მარტივია ბეჭედი და გაჭიმვა, და შესაფერისია რთული ფორმების ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის, მაგალითად, ალუმინის პლასტმასის ფილმებისთვის კვადრატული და რბილი პაკეტის ბატარეებისთვის. ფოლადის ჭურვები რთულია დამუშავება და მაღალი ხარჯები.

• დალუქვის გარანტია: ალუმინის ჭურვი შედუღების ტექნოლოგია მომწიფებულია, მაგალითად, ლაზერული შედუღება, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად დალუქოს ელექტროლიტები, ხელი შეუშალოს ტენიანობას და ჟანგბადს შეჭრისგან და აგრძელებს ბატარეის ხანგრძლივობას.

5. თერმული მენეჯმენტი

• მაღალი სითბოს დაშლის ეფექტურობა: ალუმინის თერმული კონდუქტომეტრული (დაახლოებით 237 ვ/მ · k) გაცილებით მაღალია, ვიდრე ფოლადი (დაახლოებით 50 ვ/მ · k), რაც ეხმარება ბატარეას სითბოს სწრაფად დაშლას და ამცირებს მუშაობას და ამცირებს მუშაობას. თერმული გაქცევის რისკი.

6 ღირებულება და ეკონომიკა

• დაბალი მასალისა და დამუშავების ხარჯები: ალუმინის ნედლეულის ფასი ზომიერია, ხოლო გადამამუშავებელი ენერგიის მოხმარება დაბალია, რაც შესაფერისია ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის. ამის საპირისპიროდ, მასალები, როგორიცაა უჟანგავი ფოლადი, უფრო ძვირია.

7. უსაფრთხოების დიზაინი

• წნევის შემსუბუქებული მექანიზმი: ალუმინის ჭურვები შეიძლება გაათავისუფლონ შიდა წნევა და თავიდან აიცილონ აფეთქება ზედმეტი დატვირთვის ან თერმული გაქცევის შემთხვევაში, უსაფრთხოების სარქველების შექმნით, მაგალითად, ცილინდრული ბატარეების CID– ის ფლიპის სტრუქტურა.

8. ინდუსტრიის პრაქტიკა და სტანდარტიზაცია

• ალუმინის ჭურვები ფართოდ იქნა მიღებული ლითიუმის ბატარეის კომერციალიზაციის ადრეული დღეებიდან, მაგალითად, 1991 წელს Sony- ს მიერ წამოწყებული 18650 ბატარეა, რომელიც ქმნის სექსუალურ სამრეწველო ჯაჭვს და ტექნიკურ სტანდარტებს, რაც კიდევ უფრო აერთიანებს მის მთავარ პოზიციას.

ყოველთვის არის გამონაკლისები. ზოგიერთ სპეციალურ სცენარში ასევე გამოიყენება ფოლადის ჭურვები:

ზოგიერთ სცენარში, რომელთაც აქვთ ძალიან მაღალი მექანიკური სიძლიერის მოთხოვნები, მაგალითად, ზოგიერთი ენერგიის ბატარეა ან ექსტრემალური გარემოს პროგრამები, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნიკელის მოოქროვილი ფოლადის ჭურვები, მაგრამ ღირებულება იზრდება წონა და ღირებულება.

დასკვნა

ალუმინის ჭურვები გახდა იდეალური არჩევანი ლითიუმის ბატარეის ჭურვების გამო, მათი ყოვლისმომცველი უპირატესობების გამო, როგორიცაა მსუბუქი წონა, კოროზიის წინააღმდეგობა, კარგი კონდუქტომეტრული, მარტივი დამუშავება, შესანიშნავი სითბოს დაშლა და დაბალი ღირებულება, სრულყოფილად დაბალანსება, უსაფრთხოება და ეკონომიკური მოთხოვნები.