Liitiumakude alumiiniumkestade kasutamise peamisi põhjuseid saab üksikasjalikult analüüsida järgmiste aspektide põhjal: kerge kaal, korrosioonikindlus, hea juhtivus, hea töötlemisvõime, madal hind, hea soojuseraldusvõime jne.
1. Kerge
• Madal tihedus: alumiiniumi tihedus on umbes 2,7 g/cm³, mis on oluliselt madalam kui terasel, mis on umbes 7,8 g/cm³. Elektroonikaseadmetes, mis taotlevad suurt energiatihedust ja kerget kaalu, näiteks mobiiltelefonides, sülearvutites ja elektriautodes, võivad alumiiniumkestad tõhusalt vähendada üldist kaalu ja parandada vastupidavust.
2. Korrosioonikindlus
• Kohandumine kõrgepinge keskkondadega: Liitiumaku positiivsete elektroodide materjalide, näiteks ternaarsete materjalide ja liitiumkoobaltoksiidi tööpinge on suhteliselt kõrge (3,0–4,5 V). Sellel potentsiaalil moodustab alumiinium pinnale tiheda alumiiniumoksiidi (Al₂O₃) passiivkihi, et vältida edasist korrosiooni. Teras korrodeerub kõrge rõhu all elektrolüüdi tõttu kergesti, mille tulemuseks on aku jõudluse halvenemine või leke.
• Elektrolüütide ühilduvus: alumiiniumil on orgaaniliste elektrolüütide, näiteks LiPF₆, suhtes hea keemiline stabiilsus ja see ei ole pikaajalisel kasutamisel altid reaktsioonidele.
3. Juhtivus ja konstruktsioon
• Voolukollektori ühendus: Positiivse elektroodiga voolukollektorite (näiteks alumiiniumfooliumi) jaoks on eelistatud materjal alumiinium. Alumiiniumkesta saab positiivse elektroodiga otse ühendada, mis lihtsustab sisemist struktuuri, vähendab takistust ja parandab energiaülekande efektiivsust.
• Kest juhtivuse nõuded: Mõnes aku konstruktsioonis on alumiiniumkest osa vooluteest, näiteks silindrilistes akudes, millel on nii juhtivuse kui ka kaitse funktsioonid.
4. Töötlemisjõudlus
• Suurepärane venivus: alumiiniumi on lihtne stantsida ja venitada ning see sobib keeruka kujuga toodete, näiteks alumiinium-plastkilede, suuremahuliseks tootmiseks ruudukujuliste ja pehmete akude jaoks. Teraskestad on keerulised töödelda ja nende hind on kõrge.
• Tihendusgarantii: alumiiniumkesta keevitustehnoloogia on küps, näiteks laserkeevitus, mis suudab elektrolüüdi tõhusalt sulgeda, vältida niiskuse ja hapniku sissetungi ning pikendada aku tööiga.
5. Soojusjuhtimine
• Suur soojuse hajutamise efektiivsus: alumiiniumi soojusjuhtivus (umbes 237 W/m·K) on palju suurem kui terasel (umbes 50 W/m·K), mis aitab akul töötamise ajal soojust kiiresti hajutada ja vähendab termilise läbimurde ohtu.
6. Maksumus ja ökonoomsus
• Madalad materjali- ja töötlemiskulud: alumiiniumi tooraine hind on mõõdukas ja töötlemise energiatarve madal, mis sobib suurtootmiseks. Seevastu materjalid, näiteks roostevaba teras, on kallimad.
7. Ohutusdisain
• Rõhu alandamise mehhanism: alumiiniumkestad saavad vabastada siserõhku ja vältida plahvatust ülelaadimise või termilise läbimurde korral, konstrueerides kaitseventiilid, näiteks silindriliste akude CID-pöördkonstruktsiooni.
8. Tööstustavad ja standardimine
• Alumiiniumkestad on laialdaselt kasutusele võetud liitiumakude turustamise algusaegadest peale, näiteks Sony poolt 1991. aastal turule toodud 18650 aku, mis moodustas küpse tööstusketi ja tehnilised standardid, tugevdades veelgi selle positsiooni peavoolus.
Alati on erandeid. Mõnel erijuhul kasutatakse ka teraskestasid:
Mõnes olukorras, kus mehaanilise tugevuse nõuded on äärmiselt kõrged, näiteks mõnede akude või äärmuslike keskkonnatingimuste korral, võib kasutada nikeldatud teraskestasid, kuid see suurendab kaalu ja maksumust.
Kokkuvõte
Alumiiniumkestad on liitiumaku kestade jaoks ideaalseks valikuks tänu oma laiaulatuslikele eelistele, nagu kerge kaal, korrosioonikindlus, hea juhtivus, lihtne töötlemine, suurepärane soojuseraldus ja madal hind, mis tasakaalustavad ideaalselt jõudlust, ohutust ja majanduslikke nõudeid.
Postituse aeg: 17. veebruar 2025
