లిథియం బ్యాటరీలు అల్యూమినియంను షెల్స్‌గా ఎందుకు ఉపయోగిస్తాయి?

లిథియం బ్యాటరీలు అల్యూమినియం షెల్‌లను ఉపయోగించడానికి ప్రధాన కారణాలను ఈ క్రింది అంశాల నుండి వివరంగా విశ్లేషించవచ్చు, అవి తేలికైనది, తుప్పు నిరోధకత, మంచి వాహకత, మంచి ప్రాసెసింగ్ పనితీరు, తక్కువ ధర, మంచి ఉష్ణ వెదజల్లే పనితీరు మొదలైనవి.

1. తేలికైనది

• తక్కువ సాంద్రత: అల్యూమినియం సాంద్రత దాదాపు 2.7 గ్రా/సెం.మీ³, ఇది ఉక్కు కంటే గణనీయంగా తక్కువ, ఇది దాదాపు 7.8 గ్రా/సెం.మీ³. మొబైల్ ఫోన్లు, ల్యాప్‌టాప్‌లు మరియు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు వంటి అధిక శక్తి సాంద్రత మరియు తేలికైన ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో, అల్యూమినియం షెల్‌లు మొత్తం బరువును సమర్థవంతంగా తగ్గించి, ఓర్పును మెరుగుపరుస్తాయి.

2. తుప్పు నిరోధకత

• అధిక-వోల్టేజ్ వాతావరణాలకు అనుకూలత: టెర్నరీ పదార్థాలు మరియు లిథియం కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ వంటి లిథియం బ్యాటరీ పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాల పని వోల్టేజ్ సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది (3.0-4.5V). ఈ సంభావ్యత వద్ద, అల్యూమినియం ఉపరితలంపై దట్టమైన అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ (Al₂O₃) పాసివేషన్ ఫిల్మ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది మరింత తుప్పును నిరోధిస్తుంది. అధిక పీడనం కింద ఎలక్ట్రోలైట్ ద్వారా స్టీల్ సులభంగా తుప్పు పట్టుతుంది, ఫలితంగా బ్యాటరీ పనితీరు క్షీణత లేదా లీకేజీ ఏర్పడుతుంది.

• ఎలక్ట్రోలైట్ అనుకూలత: అల్యూమినియం LiPF₆ వంటి సేంద్రీయ ఎలక్ట్రోలైట్‌లకు మంచి రసాయన స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు దీర్ఘకాలిక ఉపయోగంలో ప్రతిచర్యకు గురికాదు.

3. వాహకత మరియు నిర్మాణ రూపకల్పన

• కరెంట్ కలెక్టర్ కనెక్షన్: పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ కరెంట్ కలెక్టర్లకు (అల్యూమినియం ఫాయిల్ వంటివి) అల్యూమినియం ప్రాధాన్యత కలిగిన పదార్థం. అల్యూమినియం షెల్‌ను నేరుగా పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్‌కి అనుసంధానించవచ్చు, అంతర్గత నిర్మాణాన్ని సులభతరం చేస్తుంది, నిరోధకతను తగ్గిస్తుంది మరియు శక్తి ప్రసార సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

• షెల్ వాహకత అవసరాలు: కొన్ని బ్యాటరీ డిజైన్లలో, అల్యూమినియం షెల్ స్థూపాకార బ్యాటరీల వంటి ప్రస్తుత మార్గంలో భాగం, ఇది వాహకత మరియు రక్షణ విధులు రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది.

4. ప్రాసెసింగ్ పనితీరు

• అద్భుతమైన డక్టిలిటీ: అల్యూమినియం స్టాంప్ చేయడం మరియు సాగదీయడం సులభం, మరియు చదరపు మరియు సాఫ్ట్-ప్యాక్ బ్యాటరీల కోసం అల్యూమినియం-ప్లాస్టిక్ ఫిల్మ్‌ల వంటి సంక్లిష్ట ఆకృతుల పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. స్టీల్ షెల్స్ ప్రాసెస్ చేయడం కష్టం మరియు అధిక ఖర్చులు కలిగి ఉంటాయి.

• సీలింగ్ హామీ: అల్యూమినియం షెల్ వెల్డింగ్ టెక్నాలజీ పరిణతి చెందినది, లేజర్ వెల్డింగ్ వంటివి, ఎలక్ట్రోలైట్‌ను సమర్థవంతంగా మూసివేయగలవు, తేమ మరియు ఆక్సిజన్ దాడి చేయకుండా నిరోధించగలవు మరియు బ్యాటరీ జీవితాన్ని పొడిగించగలవు.

5. ఉష్ణ నిర్వహణ

• అధిక ఉష్ణ వెదజల్లే సామర్థ్యం: అల్యూమినియం యొక్క ఉష్ణ వాహకత (సుమారు 237 W/m·K) ఉక్కు (సుమారు 50 W/m·K) కంటే చాలా ఎక్కువ, ఇది బ్యాటరీ పనిచేసేటప్పుడు వేడిని త్వరగా వెదజల్లడానికి మరియు థర్మల్ రన్అవే ప్రమాదాన్ని తగ్గించడానికి సహాయపడుతుంది.

6. ఖర్చు మరియు ఆర్థిక వ్యవస్థ

• తక్కువ మెటీరియల్ మరియు ప్రాసెసింగ్ ఖర్చులు: అల్యూమినియం ముడి పదార్థాల ధర మితంగా ఉంటుంది మరియు ప్రాసెసింగ్ శక్తి వినియోగం తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది పెద్ద ఎత్తున ఉత్పత్తికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ వంటి పదార్థాలు ఖరీదైనవి.

7. భద్రతా రూపకల్పన

• పీడన ఉపశమన యంత్రాంగం: అల్యూమినియం షెల్స్ స్థూపాకార బ్యాటరీల CID ఫ్లిప్ నిర్మాణం వంటి భద్రతా కవాటాలను రూపొందించడం ద్వారా అంతర్గత ఒత్తిడిని విడుదల చేయగలవు మరియు ఓవర్‌ఛార్జ్ లేదా థర్మల్ రన్‌అవే సందర్భంలో పేలుడును నివారించగలవు.

8. పరిశ్రమ పద్ధతులు మరియు ప్రామాణీకరణ

• లిథియం బ్యాటరీ వాణిజ్యీకరణ ప్రారంభ రోజుల నుండి అల్యూమినియం షెల్స్ విస్తృతంగా స్వీకరించబడ్డాయి, 1991 లో సోనీ ప్రారంభించిన 18650 బ్యాటరీ వంటివి, పరిణతి చెందిన పారిశ్రామిక గొలుసు మరియు సాంకేతిక ప్రమాణాలను ఏర్పరుస్తాయి, దాని ప్రధాన స్రవంతి స్థానాన్ని మరింత పటిష్టం చేస్తాయి.

ఎల్లప్పుడూ మినహాయింపులు ఉంటాయి. కొన్ని ప్రత్యేక సందర్భాలలో, ఉక్కు గుండ్లు కూడా ఉపయోగించబడతాయి:

కొన్ని పవర్ బ్యాటరీలు లేదా తీవ్రమైన పర్యావరణ అనువర్తనాలు వంటి చాలా ఎక్కువ యాంత్రిక బలం అవసరాలు ఉన్న కొన్ని సందర్భాలలో, నికెల్-ప్లేటెడ్ స్టీల్ షెల్స్‌ను ఉపయోగించవచ్చు, కానీ ఖర్చు పెరిగిన బరువు మరియు ఖర్చు.

ముగింపు

తక్కువ బరువు, తుప్పు నిరోధకత, మంచి వాహకత, సులభమైన ప్రాసెసింగ్, అద్భుతమైన ఉష్ణ వెదజల్లడం మరియు తక్కువ ధర, పనితీరు, భద్రత మరియు ఆర్థిక అవసరాలను సంపూర్ణంగా సమతుల్యం చేయడం వంటి సమగ్ర ప్రయోజనాల కారణంగా అల్యూమినియం షెల్‌లు లిథియం బ్యాటరీ షెల్‌లకు అనువైన ఎంపికగా మారాయి.