Những lý do chính khiến pin lithium sử dụng vỏ nhôm có thể được phân tích chi tiết từ các khía cạnh sau, cụ thể là trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn, độ dẫn điện tốt, hiệu suất xử lý tốt, chi phí thấp, hiệu suất tản nhiệt tốt, v.v.
1. Nhẹ
• Mật độ thấp: Mật độ của nhôm khoảng 2,7 g/cm³, thấp hơn đáng kể so với thép, khoảng 7,8 g/cm³. Trong các thiết bị điện tử theo đuổi mật độ năng lượng cao và trọng lượng nhẹ, chẳng hạn như điện thoại di động, máy tính xách tay và xe điện, vỏ nhôm có thể giảm hiệu quả tổng trọng lượng và cải thiện độ bền.
2. Khả năng chống ăn mòn
• Khả năng thích ứng với môi trường điện áp cao: Điện áp làm việc của vật liệu điện cực dương của pin lithium, chẳng hạn như vật liệu ba thành phần và oxit lithium coban, tương đối cao (3,0-4,5V). Ở điện thế này, nhôm sẽ tạo thành lớp màng thụ động oxit nhôm (Al₂O₃) dày đặc trên bề mặt để ngăn ngừa ăn mòn thêm. Thép dễ bị ăn mòn bởi chất điện phân dưới áp suất cao, dẫn đến suy giảm hiệu suất hoặc rò rỉ pin.
• Khả năng tương thích với chất điện phân: Nhôm có độ ổn định hóa học tốt với chất điện phân hữu cơ, chẳng hạn như LiPF₆, và không dễ phản ứng khi sử dụng lâu dài.
3. Độ dẫn điện và thiết kế cấu trúc
• Kết nối bộ thu dòng điện: Nhôm là vật liệu được ưa chuộng cho bộ thu dòng điện cực dương (như lá nhôm). Vỏ nhôm có thể được kết nối trực tiếp với điện cực dương, đơn giản hóa cấu trúc bên trong, giảm điện trở và cải thiện hiệu suất truyền năng lượng.
• Yêu cầu về độ dẫn điện của vỏ: Trong một số thiết kế pin, vỏ nhôm là một phần của đường dẫn dòng điện, chẳng hạn như pin hình trụ, có cả chức năng dẫn điện và bảo vệ.
4. Hiệu suất xử lý
• Độ dẻo tuyệt vời: Nhôm dễ dập và kéo giãn, thích hợp cho sản xuất hàng loạt các hình dạng phức tạp, chẳng hạn như màng nhôm-nhựa cho pin vuông và pin mềm. Vỏ thép khó gia công và có chi phí cao.
• Đảm bảo độ kín: Công nghệ hàn vỏ nhôm đã hoàn thiện, chẳng hạn như hàn laser, có thể bịt kín chất điện phân một cách hiệu quả, ngăn chặn độ ẩm và oxy xâm nhập, đồng thời kéo dài tuổi thọ pin.
5. Quản lý nhiệt
• Hiệu suất tản nhiệt cao: Độ dẫn nhiệt của nhôm (khoảng 237 W/m·K) cao hơn nhiều so với thép (khoảng 50 W/m·K), giúp pin tản nhiệt nhanh khi hoạt động, giảm nguy cơ mất kiểm soát nhiệt.
6. Chi phí và kinh tế
• Chi phí vật liệu và gia công thấp: Giá nguyên liệu nhôm vừa phải, tiêu hao năng lượng gia công thấp, thích hợp sản xuất quy mô lớn. Ngược lại, vật liệu như thép không gỉ đắt hơn.
7. Thiết kế an toàn
• Cơ chế giảm áp: Vỏ nhôm có thể giải phóng áp suất bên trong và tránh nổ trong trường hợp quá tải hoặc mất nhiệt bằng cách thiết kế van an toàn, chẳng hạn như cấu trúc lật CID của pin hình trụ.
8. Thực hành và tiêu chuẩn hóa trong ngành
• Vỏ nhôm đã được sử dụng rộng rãi kể từ những ngày đầu thương mại hóa pin lithium, chẳng hạn như pin 18650 do Sony ra mắt năm 1991, hình thành nên chuỗi công nghiệp và tiêu chuẩn kỹ thuật hoàn thiện, củng cố thêm vị thế chủ đạo của nó.
Luôn có những trường hợp ngoại lệ. Trong một số trường hợp đặc biệt, vỏ thép cũng được sử dụng:
Trong một số trường hợp có yêu cầu về độ bền cơ học cực cao, chẳng hạn như một số loại pin điện hoặc ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt, có thể sử dụng vỏ thép mạ niken, nhưng chi phí sẽ tăng lên và trọng lượng cũng tăng theo.
Phần kết luận
Vỏ nhôm đã trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho vỏ pin lithium do có nhiều ưu điểm toàn diện như trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn, dẫn điện tốt, dễ gia công, tản nhiệt tuyệt vời và chi phí thấp, cân bằng hoàn hảo giữa hiệu suất, độ an toàn và yêu cầu kinh tế.
Thời gian đăng: 17-02-2025
