Seleção do material da caixa da bateria de íons de lítio: uma comparação entre caixas de alumínio e aço

Ao longo do desenvolvimento da bateria de íons de lítio, os materiais da caixa evoluíram do aço para o alumínio e para embalagens flexíveis. Os gabinetes não apenas fornecem proteção mecânica, mas também impactam diretamente a segurança da bateria, a densidade de energia e o ciclo de vida. Atualmente, o aço e o alumínio são os dois materiais mais utilizados na indústria. À medida que os requisitos de desempenho da bateria continuam a aumentar em novos veículos de energia, armazenamento de energia e produtos eletrônicos de consumo, as caixas de alumínio para baterias de íons de lítio se tornaram um foco de atenção do mercado.

 

 

 

 

As caixas de aço, o material principal da caixa da bateria, oferecem excelente resistência à compressão e mecânica. As caixas de aço continuam amplamente utilizadas, principalmente em baterias cilíndricas, devido à sua estabilidade física e alta resistência ao impacto. A maioria dos laptops e algumas baterias ainda usam caixas de aço como estrutura de proteção.

 

No entanto, as baterias com invólucro-de aço têm algumas desvantagens:

 

Maior massa resulta em menor densidade de energia.

 

Coeficientes de expansão térmica mais elevados aumentam os riscos de segurança em caso de curto-circuitos internos.

 

Defeitos como cordões, arranhões, buracos e furos são facilmente gerados durante o processamento, impactando a consistência e a confiabilidade do produto acabado.

 

Portanto, embora as caixas de aço ofereçam vantagens de custo e resistência mecânica, elas estão gradativamente perdendo terreno em termos de leveza e segurança.

 

 

Em comparação com as caixas de aço, as caixas de alumínio para baterias são mais leves, reduzindo significativamente o peso da bateria e aumentando a energia específica para a mesma capacidade. As ligas de alumínio apresentam menor coeficiente de expansão térmica que o aço, reduzindo o risco de explosão em caso de curto-circuito interno e melhorando a segurança. Esta é uma das principais razões pelas quais as caixas de alumínio com células de lítio são amplamente utilizadas em veículos de energia nova e baterias de armazenamento de energia.

 

 

Leve:As caixas de alumínio podem ser mais finas que as de aço, reduzindo o peso total.

Segurança:Uma formulação de liga adequada reduz o coeficiente de expansão, mitigando os riscos associados à expansão de volume durante os ciclos de carga e descarga.

Resistência à corrosão:O alumínio oferece resistência à corrosão superior em comparação ao aço comum, tornando-o adequado para uso-de longo prazo.

Formabilidade:Em caixas de células prismáticas e caixas prismáticas de alumínio, as caixas de alumínio apresentam excelentes propriedades de estampagem e tração.

 

 

 

 

Atualmente, a maioria das baterias de energia prismáticas e baterias de armazenamento de energia utilizam invólucros de alumínio. 3003-Os invólucros de alumínio H14 são comumente usados ​​para invólucros de células de energia, oferecendo excelente resistência e resistência à corrosão. Em aplicações de baterias de fosfato de ferro-lítio, as caixas de alumínio para baterias LFP também se tornaram uma escolha comum, equilibrando segurança e economia-.

 

 

 

 

Em termos de seleção de materiais, as caixas de alumínio oferecem vantagens em termos de leveza e segurança, enquanto as caixas de aço ainda mantêm uma participação de mercado em algumas células de bateria cilíndricas devido à sua resistência e vantagens de custo. As tendências futuras de aplicação podem ser:

 

As aplicações que exigem alta densidade de energia e segurança (como novos veículos de energia e sistemas de armazenamento de energia) priorizarão caixas de alumínio para baterias de-íon de lítio.

Aplicações que exigem alta resistência mecânica (como certos produtos eletrônicos de consumo e baterias cilíndricas) ainda terão espaço para caixas de aço.

 

 

Geral,caixas de alumínioestão substituindo gradualmente as carcaças de aço em baterias de armazenamento de energia e energia, tornando-se a tendência futura. As caixas de bateria de alumínio não apenas melhoram a segurança e a densidade energética, mas também se alinham com as tendências da indústria em relação à conservação de energia, redução de emissões e redução de peso. Com os avanços na tecnologia de processos e a expansão da fabricação em grande-escala, os invólucros prismáticos de alumínio e os invólucros de alumínio continuarão a se expandir em novos veículos de energia e armazenamento de energia, enquanto os invólucros de aço provavelmente continuarão a ocupar uma certa proporção do mercado de células de bateria.