Per què les bateries d'ions de liti-generalment utilitzen carcassa d'alumini? — Una anàlisi sistemàtica de les propietats dels materials a la pràctica industrial

Amb la ràpida popularització dels vehicles d'energia nova, els sistemes d'emmagatzematge d'energia i els productes electrònics portàtils, les bateries d'ions de liti-s'han convertit en un component bàsic del nou sistema energètic. En el disseny estructural de les bateries d'ions de liti-, l'elecció del material de la carcassa afecta directament la seguretat, la fiabilitat i el rendiment del sistema de la bateria. Actualment, les cèl·lules i els mòduls quadrats convencionals adopten generalment estructures de carcassa d'alumini, com ara la carcassa de la cel·la prismàtica i la carcassa d'alumini de la bateria, que s'han convertit en opcions madures després de la validació del sector a llarg termini-.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Des de la perspectiva de l'enginyeria de materials i les aplicacions industrials, l'elecció de carcassa d'alumini no és casual, sinó el resultat d'un equilibri complet de múltiples indicadors de rendiment.

 

En primer lloc, l'alumini té una conductivitat elèctrica excel·lent. En els sistemes de bateries d'ions de liti-, la carcassa no només proporciona protecció estructural, sinó que també participa en la gestió de l'entorn electromagnètic global i la distribució del corrent. Les carcassas d'alumini poden reduir fins a cert punt el risc de resistència local i corrents errades, ajudant a millorar l'estabilitat de la sortida de la bateria. En els sistemes de cèl·lules quadrades i mòduls, la * carcassa d'alumini de cèl·lules de liti * forma un entorn elèctric relativament estable amb el conjunt d'elèctrodes interns i els connectors d'elèctrodes, el que el fa especialment adequat per a aplicacions d'emmagatzematge d'energia i energia amb requisits d'alta consistència.

 

En segon lloc, l'alumini té avantatges significatius en la conductivitat tèrmica. Les bateries d'ions de liti-contínuament generen calor durant la càrrega i la descàrrega. Si aquesta calor no es pot alliberar a temps, afectarà directament la vida del cicle i fins i tot comportarà el risc de fuga tèrmica. La conductivitat tèrmica de l'alumini és significativament superior a la de l'acer, el que el converteix en un transportador de dissipació de calor ideal. A partir del disseny estructural de la carcassa d'alumini per a una bateria prismàtica de ions de liti-, la calor interna es pot transferir al sistema de gestió tèrmica externa de manera més eficient, la qual cosa és crucial per al funcionament segur de la bateria.

 

Pel que fa a la lleugeresa, les carcassas d'alumini també tenen avantatges insubstituïbles. La densitat de l'alumini és molt inferior a la de l'acer i, en les mateixes condicions de resistència estructural, es pot reduir significativament el pes de les cèl·lules individuals i de tot el paquet de bateries. Per als vehicles d'energia nova, la reducció de pes està directament relacionada amb el consum d'energia i el rendiment de l'autonomia del vehicle. Per tant, la caixa de bateries d'alumini per a vehicles d'energia nova s'ha convertit en una de les solucions principals per als sistemes de bateries d'alimentació. En els camps de l'emmagatzematge d'energia i els dispositius portàtils, la lleugeresa també ajuda a millorar la integració del sistema i l'eficiència del transport.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La resistència a la corrosió és un altre indicador bàsic que han de complir les carcassas de la bateria de liti. L'alumini forma fàcilment una pel·lícula d'òxid densa a l'entorn natural, que pot bloquejar eficaçment la corrosió de la humitat i els mitjans químics. Sota una humitat elevada, una temperatura elevada o condicions de funcionament complexes, les carcassas d'alumini mantenen l'estabilitat estructural durant llargs períodes, protegint el sistema electroquímic intern de les influències externes. Aquesta característica fa que les carcassas d'alumini de cèl·lules prismàtiques siguin especialment estables en aplicacions com ara l'emmagatzematge d'energia a l'aire lliure i el transport elèctric.

 

Des de la perspectiva de la resistència a les altes temperatures i l'estabilitat estructural, els aliatges d'alumini presenten una excel·lent estabilitat tèrmica dins del rang de temperatura de funcionament de les bateries de liti i no són propensos a la deformació ni a la degradació del rendiment. Això és especialment important per a la descàrrega d'alta-potència, la càrrega ràpida freqüent i els sistemes de bateries a gran-escala. Les solucions estructurals representades per la caixa de la bateria prismàtica d'aliatge d'alumini ja han acumulat una experiència madura en aplicacions d'enginyeria en els camps de l'energia i l'emmagatzematge d'energia.

 

El cost i l'eficiència de fabricació també són motius importants per a l'adopció generalitzada de carcassa d'alumini. Tot i que el preu del material per si sol no és el més baix, els aliatges d'alumini tenen avantatges significatius en la formació i el processament. Mitjançant processos com ara l'embotit i l'estampació profunda, es poden fabricar carcasses d'alta consistència i baixes taxes de defectes. Per exemple, el procés de la carcassa de la bateria d'alumini embuït profundament pot reduir els passos de soldadura i reduir el risc de fuites i fallades estructurals. Per a la fabricació de sistemes de bateries, la maduresa d'aquest procés està directament relacionada amb l'estabilitat de la producció a gran-escala i el control global dels costos.

 

A més, les carcasses d'alumini ofereixen una gran adaptabilitat a diverses configuracions de bateries. Tant si es tracta de cèl·lules prismàtiques, sistemes de mòduls o dissenys a nivell de sistema-com ara el paquet de bateries amb carcassa d'alumini, les carcasses d'alumini es poden optimitzar per satisfer diferents requisits de capacitat, mida i aplicació. Tot i que existeixen múltiples enfocaments, com LiFePO4 Soft Pack Cell, en alguns sistemes de bossa i fosfat de ferro de liti, la solució de carcassa d'alumini prismàtic segueix sent crucial per als escenaris que exigeixen una gran consistència i seguretat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En resum, l'adopció de carcasses d'alumini a les bateries de liti no està motivada per un únic avantatge de rendiment, sinó per una combinació de factors, com ara la conductivitat, la conductivitat tèrmica, el disseny lleuger, la resistència a la corrosió, la resistència a alta -temperatura i la viabilitat de fabricació. En l'etapa actual de la indústria, les solucions de carcassa d'alumini han establert un sistema d'enginyeria estable i una cadena de subministrament madura, cosa que les converteix en una de les opcions més factibles a llarg termini-per al disseny estructural de bateries de liti.

 

Amb el desenvolupament continuat de les noves indústries de vehicles d'energia i emmagatzematge d'energia, optimitzacions de disseny al voltant de formes estructurals com ara carcassa d'alumini en paquet iCaixa de cèl·lules prismàtiquescontinuarà avançant i la posició bàsica de les carcasses d'alumini al camp de la bateria de liti continuarà sent difícil de substituir a curt termini.