ലിഥിയം ബാറ്ററികൾ ഷെല്ലുകളായി അലുമിനിയം ഉപയോഗിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ലിഥിയം ബാറ്ററികൾ അലുമിനിയം ഷെല്ലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന കാരണങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന വശങ്ങളിൽ നിന്ന് വിശദമായി വിശകലനം ചെയ്യാം, അതായത് ഭാരം കുറഞ്ഞത, നാശന പ്രതിരോധം, നല്ല ചാലകത, നല്ല പ്രോസസ്സിംഗ് പ്രകടനം, കുറഞ്ഞ ചെലവ്, നല്ല താപ വിസർജ്ജന പ്രകടനം മുതലായവ.

1. ലൈറ്റ്വെയിറ്റ്

• കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രത: അലൂമിനിയത്തിന്റെ സാന്ദ്രത ഏകദേശം 2.7 g/cm³ ആണ്, ഇത് സ്റ്റീലിനേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ്, അതായത് ഏകദേശം 7.8 g/cm³. മൊബൈൽ ഫോണുകൾ, ലാപ്‌ടോപ്പുകൾ, ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ തുടങ്ങിയ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും ഭാരം കുറഞ്ഞതുമായ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ, അലൂമിനിയം ഷെല്ലുകൾക്ക് മൊത്തത്തിലുള്ള ഭാരം ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കാനും സഹിഷ്ണുത മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും.

2. നാശന പ്രതിരോധം

• ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് പരിതസ്ഥിതികളുമായി പൊരുത്തപ്പെടൽ: ടെർനറി മെറ്റീരിയലുകൾ, ലിഥിയം കോബാൾട്ട് ഓക്സൈഡ് പോലുള്ള ലിഥിയം ബാറ്ററി പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ പ്രവർത്തന വോൾട്ടേജ് താരതമ്യേന ഉയർന്നതാണ് (3.0-4.5V). ഈ പൊട്ടൻഷ്യലിൽ, കൂടുതൽ നാശത്തെ തടയുന്നതിനായി അലുമിനിയം ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു സാന്ദ്രമായ അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് (Al₂O₃) പാസിവേഷൻ ഫിലിം ഉണ്ടാക്കും. ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് സ്റ്റീൽ എളുപ്പത്തിൽ തുരുമ്പെടുക്കുന്നു, ഇത് ബാറ്ററി പ്രകടനത്തിലെ അപചയത്തിനോ ചോർച്ചയ്‌ക്കോ കാരണമാകുന്നു.

• ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അനുയോജ്യത: LiPF₆ പോലുള്ള ഓർഗാനിക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളോട് അലൂമിനിയത്തിന് നല്ല രാസ സ്ഥിരതയുണ്ട്, കൂടാതെ ദീർഘകാല ഉപയോഗത്തിൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് സാധ്യതയില്ല.

3. ചാലകതയും ഘടനാപരമായ രൂപകൽപ്പനയും

• കറന്റ് കളക്ടർ കണക്ഷൻ: പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് കറന്റ് കളക്ടറുകൾക്ക് (അലുമിനിയം ഫോയിൽ പോലുള്ളവ) അലൂമിനിയം ആണ് ഇഷ്ടപ്പെട്ട മെറ്റീരിയൽ. അലൂമിനിയം ഷെല്ലിനെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡുമായി നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ആന്തരിക ഘടന ലളിതമാക്കുകയും പ്രതിരോധം കുറയ്ക്കുകയും ഊർജ്ജ പ്രസരണ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

• ഷെൽ കണ്ടക്ടിവിറ്റി ആവശ്യകതകൾ: ചില ബാറ്ററി ഡിസൈനുകളിൽ, അലുമിനിയം ഷെൽ കറന്റ് പാതയുടെ ഭാഗമാണ്, ഉദാഹരണത്തിന് സിലിണ്ടർ ബാറ്ററികൾക്ക് കണ്ടക്ടിവിറ്റിയും സംരക്ഷണ പ്രവർത്തനങ്ങളും ഉണ്ട്.

4. പ്രോസസ്സിംഗ് പ്രകടനം

• മികച്ച ഡക്റ്റിലിറ്റി: അലൂമിനിയം സ്റ്റാമ്പ് ചെയ്യാനും വലിച്ചുനീട്ടാനും എളുപ്പമാണ്, കൂടാതെ ചതുരാകൃതിയിലുള്ളതും മൃദുവായതുമായ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള അലുമിനിയം-പ്ലാസ്റ്റിക് ഫിലിമുകൾ പോലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ ആകൃതികളുടെ വലിയ തോതിലുള്ള നിർമ്മാണത്തിന് അനുയോജ്യമാണ്. സ്റ്റീൽ ഷെല്ലുകൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ പ്രയാസകരവും ഉയർന്ന വിലയുള്ളതുമാണ്.

• സീലിംഗ് ഗ്യാരണ്ടി: അലുമിനിയം ഷെൽ വെൽഡിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ പക്വത പ്രാപിച്ചിരിക്കുന്നു, ലേസർ വെൽഡിംഗ് പോലുള്ളവ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനെ ഫലപ്രദമായി അടയ്ക്കാനും, ഈർപ്പവും ഓക്സിജനും ആക്രമിക്കുന്നത് തടയാനും, ബാറ്ററി ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കാനും ഇതിന് കഴിയും.

5. താപ മാനേജ്മെന്റ്

• ഉയർന്ന താപ വിസർജ്ജന കാര്യക്ഷമത: അലൂമിനിയത്തിന്റെ താപ ചാലകത (ഏകദേശം 237 W/m·K) സ്റ്റീലിനേക്കാൾ (ഏകദേശം 50 W/m·K) വളരെ കൂടുതലാണ്, ഇത് ബാറ്ററി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ചൂട് വേഗത്തിൽ ഇല്ലാതാക്കാനും താപ റൺവേ സാധ്യത കുറയ്ക്കാനും സഹായിക്കുന്നു.

6. ചെലവും സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയും

• കുറഞ്ഞ മെറ്റീരിയൽ, പ്രോസസ്സിംഗ് ചെലവുകൾ: അലൂമിനിയത്തിന്റെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വില മിതമാണ്, പ്രോസസ്സിംഗ് ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം കുറവാണ്, ഇത് വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽപാദനത്തിന് അനുയോജ്യമാണ്. ഇതിനു വിപരീതമായി, സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ പോലുള്ള വസ്തുക്കൾ കൂടുതൽ ചെലവേറിയതാണ്.

7. സുരക്ഷാ രൂപകൽപ്പന

• പ്രഷർ റിലീഫ് സംവിധാനം: സിലിണ്ടർ ബാറ്ററികളുടെ CID ഫ്ലിപ്പ് ഘടന പോലുള്ള സുരക്ഷാ വാൽവുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, അലുമിനിയം ഷെല്ലുകൾക്ക് ആന്തരിക മർദ്ദം പുറത്തുവിടാനും ഓവർചാർജ് അല്ലെങ്കിൽ തെർമൽ റൺഅവേ സംഭവിക്കുമ്പോൾ സ്ഫോടനം ഒഴിവാക്കാനും കഴിയും.

8. വ്യവസായ രീതികളും സ്റ്റാൻഡേർഡൈസേഷനും

• ലിഥിയം ബാറ്ററി വാണിജ്യവൽക്കരണത്തിന്റെ ആദ്യ നാളുകൾ മുതൽ അലുമിനിയം ഷെല്ലുകൾ വ്യാപകമായി സ്വീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്, 1991 ൽ സോണി പുറത്തിറക്കിയ 18650 ബാറ്ററി പോലുള്ളവ, ഒരു പക്വമായ വ്യാവസായിക ശൃംഖലയും സാങ്കേതിക മാനദണ്ഡങ്ങളും രൂപപ്പെടുത്തി, അതിന്റെ മുഖ്യധാരാ സ്ഥാനം കൂടുതൽ ഉറപ്പിച്ചു.

എല്ലായ്‌പ്പോഴും അപവാദങ്ങളുണ്ട്. ചില പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങളിൽ, സ്റ്റീൽ ഷെല്ലുകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു:

ചില പവർ ബാറ്ററികൾ അല്ലെങ്കിൽ അങ്ങേയറ്റത്തെ പരിസ്ഥിതി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ പോലുള്ള വളരെ ഉയർന്ന മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി ആവശ്യമുള്ള ചില സാഹചര്യങ്ങളിൽ, നിക്കൽ പൂശിയ സ്റ്റീൽ ഷെല്ലുകൾ ഉപയോഗിക്കാം, പക്ഷേ ചെലവ് വർദ്ധിച്ച ഭാരവും വിലയുമാണ്.

തീരുമാനം

ഭാരം കുറവ്, നാശന പ്രതിരോധം, നല്ല ചാലകത, എളുപ്പത്തിലുള്ള പ്രോസസ്സിംഗ്, മികച്ച താപ വിസർജ്ജനം, കുറഞ്ഞ ചെലവ്, പ്രകടനം, സുരക്ഷ, സാമ്പത്തിക ആവശ്യകതകൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള സമഗ്രമായ ഗുണങ്ങൾ കാരണം അലുമിനിയം ഷെല്ലുകൾ ലിഥിയം ബാറ്ററി ഷെല്ലുകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ ഒരു തിരഞ്ഞെടുപ്പായി മാറിയിരിക്കുന്നു.