Защо литиево-йонните батерии обикновено използват алуминиеви корпуси? — Систематичен анализ от свойствата на материала до индустриалната практика

С бързото популяризиране на нови енергийни превозни средства, системи за съхранение на енергия и преносими електронни продукти, литиево{0}}йонните батерии се превърнаха в основен компонент на новата енергийна система. В структурния дизайн на литиево-йонните батерии изборът на материал на корпуса пряко влияе върху безопасността, надеждността и производителността на батерията. Понастоящем масовите квадратни клетки и модули обикновено приемат структури от алуминиева обвивка, като призматична кутия за клетки и алуминиев корпус на батерията, които са станали зрял избор след дългосрочно-индустриално валидиране.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

От гледна точка на инженерните материали и индустриалните приложения, изборът на алуминиеви корпуси не е случаен, а по-скоро резултат от цялостен баланс на множество показатели за ефективност.

 

Първо, алуминият има отлична електропроводимост. В литиево-батерийните системи обвивката не само осигурява структурна защита, но също така участва в управлението на цялостната електромагнитна среда и разпределението на тока. Алуминиевите черупки могат да намалят риска от локално съпротивление и блуждаещи токове до известна степен, като спомагат за подобряване на стабилността на изхода на батерията. В системите с квадратни клетки и модули, *алуминиевата обвивка на литиево-клетъчните клетки* образува относително стабилна електрическа среда с вътрешния електроден модул и електродни конектори, което го прави особено подходящ за приложения за захранване и съхранение на енергия с високи изисквания за последователност.

 

Второ, алуминият има значителни предимства в топлопроводимостта. Литиево-йонните батерии непрекъснато генерират топлина по време на зареждане и разреждане. Ако тази топлина не може да бъде освободена навреме, това ще повлияе пряко на живота на цикъла и дори ще доведе до риск от термично изтичане. Топлопроводимостта на алуминия е значително по-висока от тази на стоманата, което го прави идеален носител на топлина. Въз основа на структурния дизайн на алуминиевата обвивка за призматична литиево-йонна батерия, вътрешната топлина може да бъде прехвърлена към външната система за управление на топлината по-ефективно, което е от решаващо значение за безопасната работа на батерията.

 

По отношение на олекотяването алуминиевите корпуси също имат незаменими предимства. Плътността на алуминия е много по-ниска от тази на стоманата и при същите условия на якост на конструкцията, теглото на отделните клетки и целия комплект батерии може да бъде значително намалено. При новите енергийни превозни средства намаляването на теглото е пряко свързано с консумацията на енергия и характеристиките на пробега. Ето защо алуминиевата кутия за акумулатори на New Energy Vehicle се превърна в едно от основните решения за системи за захранване на батерии. В областта на съхранението на енергия и преносимите устройства, олекотяването също помага за подобряване на системната интеграция и транспортната ефективност.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устойчивостта на корозия е друг основен показател, на който трябва да отговарят корпусите на литиевите батерии. Алуминият лесно образува плътен оксиден филм в естествената среда, който може ефективно да блокира корозията на влагата и химическите среди. При висока влажност, висока температура или сложни работни условия, алуминиевите черупки поддържат структурна стабилност за дълги периоди, защитавайки вътрешната електрохимична система от външни влияния. Тази характеристика прави алуминиевите черупки с призматични клетки особено стабилни в приложения като съхранение на енергия на открито и електрически транспорт.

 

От гледна точка на устойчивост на висока температура и структурна стабилност, алуминиевите сплави показват отлична термична стабилност в работния температурен диапазон на литиевите батерии и не са склонни към деформация или влошаване на производителността. Това е особено важно за високо-мощно разреждане, често бързо зареждане и-големи батерийни системи. Структурните решения, представени от призматичния корпус на батерията от алуминиева сплав, вече са натрупали зрял опит в инженерните приложения в областта на мощността и съхранението на енергия.

 

Цената и ефективността на производството също са важни причини за широкото приемане на алуминиевите корпуси. Въпреки че самата цена на материала не е най-ниската, алуминиевите сплави имат значителни предимства при формоване и обработка. Чрез процеси като дълбоко изтегляне и щамповане могат да се произвеждат черупки с висока консистенция и ниски нива на дефекти. Например процесът на дълбоко изтеглен алуминиев корпус на батерията може да намали стъпките на заваряване и да намали риска от изтичане и структурна повреда. За производството на батерийни системи зрелостта на този процес е пряко свързана със стабилността на широкомащабното -производство и цялостния контрол на разходите.

 

Освен това алуминиевите корпуси предлагат силна адаптивност към различни конфигурации на батерии. Независимо дали става въпрос за призматични клетки, модулни системи или дизайни-на системно ниво като батериен пакет с алуминиев корпус, алуминиевите корпуси могат да бъдат оптимизирани, за да отговарят на различни изисквания за капацитет, размер и приложение. Въпреки че съществуват множество подходи, като LiFePO4 Soft Pack Cell, в някои торбички и системи с литиево-железен фосфат, решението за призматичен алуминиев корпус остава от решаващо значение за сценарии, изискващи висока последователност и безопасност.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В обобщение, приемането на алуминиеви корпуси в литиевите батерии не се ръководи от едно единствено предимство в производителността, а по-скоро от комбинация от фактори, включително проводимост, топлопроводимост, олекотен дизайн, устойчивост на корозия, устойчивост на висока -температура и осъществимост на производството. На настоящия етап от индустрията решенията за алуминиев корпус са установили стабилна инженерна система и зряла верига за доставки, което ги прави един от най-осъществимите дългосрочни -избори за структурен дизайн на литиева батерия.

 

С непрекъснатото развитие на новите енергийни превозни средства и индустриите за съхранение на енергия, оптимизациите на дизайна около структурни форми като пакет от алуминиеви корпуси иПризматична клетъчна кутияще продължи да напредва и основната позиция на алуминиевите корпуси в областта на литиевите батерии ще остане трудна за замяна в краткосрочен план.