Las principales razones de que las baterías de litio usen conchas de aluminio se pueden analizar en detalle a partir de los siguientes aspectos, a saber, liviano, resistencia a la corrosión, buena conductividad, buen rendimiento de procesamiento, bajo costo, buen rendimiento de disipación de calor, etc.
1. Ligero
• Baja densidad: la densidad del aluminio es de aproximadamente 2,7 g/cm³, que es significativamente menor que la del acero, que es de aproximadamente 7,8 g/cm³. En dispositivos electrónicos que persiguen una alta densidad de energía y liviano, como teléfonos móviles, computadoras portátiles y vehículos eléctricos, las conchas de aluminio pueden reducir efectivamente el peso total y mejorar la resistencia.
2. Resistencia a la corrosión
• Adaptabilidad a entornos de alto voltaje: el voltaje de trabajo de los materiales de electrodo positivo de la batería de litio, como los materiales ternarios y el óxido de cobalto de litio, es relativamente alto (3.0-4.5V). A este potencial, el aluminio formará una película de pasivación densa de óxido de aluminio (al₂o₃) en la superficie para evitar una mayor corrosión. El acero se corroe fácilmente por electrolito a alta presión, lo que resulta en la degradación o la fuga del rendimiento de la batería.
• Compatibilidad con electrolitos: el aluminio tiene una buena estabilidad química para los electrolitos orgánicos, como Lipf₆, y no es propenso a la reacción durante el uso a largo plazo.
3. Conductividad y diseño estructural
• Conexión del colector de corriente: el aluminio es el material preferido para colectores de corriente de electrodos positivos (como papel de aluminio). La cubierta de aluminio se puede conectar directamente al electrodo positivo, simplificando la estructura interna, reduciendo la resistencia y mejorando la eficiencia de la transmisión de energía.
• Requisitos de conductividad de la carcasa: en algunos diseños de baterías, la cubierta de aluminio es parte de la ruta actual, como las baterías cilíndricas, que tiene funciones de conductividad y protección.
4. Rendimiento de procesamiento
• Excelente ductilidad: el aluminio es fácil de sellar y estirarse, y es adecuado para la producción a gran escala de formas complejas, como películas de aluminio para baterías cuadradas y de paquetes suaves. Las conchas de acero son difíciles de procesar y tienen altos costos.
• Garantía de sellado: la tecnología de soldadura de carcasa de aluminio es madura, como la soldadura por láser, que puede sellar efectivamente el electrolito, evitar que la humedad y el oxígeno invadan y extiendan la vida útil de la batería.
5. Gestión térmica
• Alta eficiencia de disipación de calor: la conductividad térmica del aluminio (aproximadamente 237 w/m · k) es mucho mayor que la del acero (aproximadamente 50 w/m · k), lo que ayuda a la batería a disipar el calor rápidamente cuando trabaja y reduce el Riesgo de fugitivo térmico.
6. Costo y economía
• Bajos costos de material y procesamiento: el precio de la materia prima del aluminio es moderado, y el consumo de energía de procesamiento es bajo, lo que es adecuado para la producción a gran escala. En contraste, materiales como el acero inoxidable son más caros.
7. Diseño de seguridad
• Mecanismo de alivio de presión: las cáscaras de aluminio pueden liberar la presión interna y evitar la explosión en caso de sobrecarga o fugitivo térmico mediante el diseño de válvulas de seguridad, como la estructura de flip de CID de las baterías cilíndricas.
8. Prácticas de la industria y estandarización
• Las conchas de aluminio se han adoptado ampliamente desde los primeros días de la comercialización de la batería de litio, como la batería de 18650 lanzada por Sony en 1991, formando una cadena industrial madura y estándares técnicos, consolidando aún más su posición general.
Siempre hay excepciones. En algunos escenarios especiales, también se utilizan conchas de acero:
En algunos escenarios con requisitos de resistencia mecánica extremadamente altos, como algunas baterías eléctricas o aplicaciones de entorno extremo, se pueden usar cáscaras de acero chapadas en níquel, pero el costo es un mayor peso y costo.
Conclusión
Las conchas de aluminio se han convertido en una opción ideal para las cáscaras de batería de litio debido a sus ventajas integrales, como peso ligero, resistencia a la corrosión, buena conductividad, fácil procesamiento, excelente disipación de calor y bajo costo, equilibrando perfectamente el rendimiento, la seguridad y los requisitos económicos.
Tiempo de publicación: Feb-17-2025
