Ինչո՞ւ են լիթիումային մարտկոցները ալյումինն օգտագործում որպես պատյան։

Լիթիումային մարտկոցների ալյումինե թաղանթների օգտագործման հիմնական պատճառները կարելի է մանրամասն վերլուծել հետևյալ ասպեկտներով՝ թեթև քաշ, կոռոզիայի դիմադրություն, լավ հաղորդունակություն, լավ մշակման կատարողականություն, ցածր գին, ջերմության լավ դիսիպցիայի կատարողականություն և այլն:

1. Թեթև

• Ցածր խտություն. Ալյումինի խտությունը կազմում է մոտ 2.7 գ/սմ³, որը զգալիորեն ցածր է պողպատի խտությունից, որը կազմում է մոտ 7.8 գ/սմ³: Բարձր էներգիայի խտություն և թեթև քաշ ունեցող էլեկտրոնային սարքերում, ինչպիսիք են բջջային հեռախոսները, նոութբուքերը և էլեկտրական մեքենաները, ալյումինե պատյանները կարող են արդյունավետորեն նվազեցնել ընդհանուր քաշը և բարելավել դիմացկունությունը:

2. Կոռոզիայի դիմադրություն

• Բարձր լարման միջավայրերին հարմարվողականություն. Լիթիումային մարտկոցների դրական էլեկտրոդային նյութերի, ինչպիսիք են եռակի նյութերը և լիթիում-կոբալտի օքսիդը, աշխատանքային լարումը համեմատաբար բարձր է (3.0-4.5 Վ): Այս պոտենցիալի դեպքում ալյումինը մակերեսին կձևավորի խիտ ալյումինի օքսիդի (Al₂O₃) պասիվացման թաղանթ՝ հետագա կոռոզիան կանխելու համար: Պողպատը հեշտությամբ կոռոզիայի է ենթարկվում էլեկտրոլիտի կողմից բարձր ճնշման տակ, ինչը հանգեցնում է մարտկոցի աշխատանքի վատթարացման կամ արտահոսքի:

• Էլեկտրոլիտային համատեղելիություն. Ալյումինը լավ քիմիական կայունություն ունի օրգանական էլեկտրոլիտների, ինչպիսին է LiPF₆-ը, նկատմամբ և երկարատև օգտագործման ընթացքում ռեակցիայի հակված չէ։

3. Հաղորդունակություն և կառուցվածքային նախագծում

• Հոսանքի հավաքիչի միացում. Դրական էլեկտրոդային հոսանքի հավաքիչների համար նախընտրելի նյութը ալյումինն է (օրինակ՝ ալյումինե փայլաթիթեղը): Ալյումինե պատյանը կարող է անմիջապես միացվել դրական էլեկտրոդին, պարզեցնելով ներքին կառուցվածքը, նվազեցնելով դիմադրությունը և բարելավելով էներգիայի փոխանցման արդյունավետությունը:

• Պատյանի հաղորդունակության պահանջները. Որոշ մարտկոցների կառուցվածքներում ալյումինե պատյանը հոսանքի ուղու մի մասն է, օրինակ՝ գլանաձև մարտկոցներում, որոնք ունեն և՛ հաղորդունակության, և՛ պաշտպանության գործառույթներ։

4. Մշակման արդյունավետություն

• Գերազանց ճկունություն. Ալյումինը հեշտ է դրոշմել և ձգել, և հարմար է բարդ ձևերի մեծածավալ արտադրության համար, ինչպիսիք են քառակուսի և փափուկ մարտկոցների համար նախատեսված ալյումինե-պլաստիկ թաղանթները: Պողպատե պատյանները դժվար են մշակվում և ունեն բարձր ծախսեր:

• Հերմետիկության երաշխիք. Ալյումինե պատյանով եռակցման տեխնոլոգիան զարգացած է, ինչպիսին է լազերային եռակցումը, որը կարող է արդյունավետորեն կնքել էլեկտրոլիտը, կանխել խոնավության և թթվածնի ներթափանցումը և երկարացնել մարտկոցի կյանքը:

5. Ջերմային կառավարում

• Բարձր ջերմափոխանակման արդյունավետություն. Ալյումինի ջերմահաղորդականությունը (մոտ 237 Վտ/մ·Կ) շատ ավելի բարձր է, քան պողպատինը (մոտ 50 Վտ/մ·Կ), ինչը օգնում է մարտկոցին արագորեն ցրել ջերմությունը աշխատանքի ժամանակ և նվազեցնել ջերմային փախուստի ռիսկը։

6. Արժեք և տնտեսողություն

• Նյութի և մշակման ցածր ծախսեր. Ալյումինի հումքի գինը չափավոր է, իսկ մշակման էներգիայի սպառումը՝ ցածր, ինչը հարմար է մեծածավալ արտադրության համար: Ի տարբերություն դրա, այնպիսի նյութեր, ինչպիսին է չժանգոտվող պողպատը, ավելի թանկ են:

7. Անվտանգության նախագծում

• Ճնշման մեղմացման մեխանիզմ. Ալյումինե պատյանները կարող են թեթևացնել ներքին ճնշումը և խուսափել պայթյունից գերլիցքավորման կամ ջերմային արտահոսքի դեպքում՝ նախագծելով անվտանգության փականներ, ինչպիսին է գլանաձև մարտկոցների CID շրջվող կառուցվածքը:

8. Արդյունաբերական գործելակերպ և ստանդարտացում

• Ալյումինե պատյանները լայնորեն կիրառվել են լիթիումային մարտկոցների առևտրայնացման վաղ շրջանից, ինչպիսին է Sony-ի կողմից 1991 թվականին թողարկված 18650 մարտկոցը, ձևավորելով հասուն արդյունաբերական շղթա և տեխնիկական ստանդարտներ, ավելի ամրապնդելով դրա հիմնական դիրքը։

Միշտ կան բացառություններ: Որոշ հատուկ իրավիճակներում օգտագործվում են նաև պողպատե պատյաններ՝

Որոշ դեպքերում, որոնք պահանջում են չափազանց բարձր մեխանիկական ամրություն, ինչպիսիք են որոշ մարտկոցներ կամ ծայրահեղ միջավայրի պայմաններում կիրառվող դեպքերը, կարող են օգտագործվել նիկելապատ պողպատե պատյաններ, սակայն արժեքը մեծացնում է քաշը և արժեքը։

Եզրակացություն

Ալյումինե պատյանները դարձել են լիթիումային մարտկոցների համար իդեալական ընտրություն՝ շնորհիվ իրենց համապարփակ առավելությունների, ինչպիսիք են թեթև քաշը, կոռոզիայի դիմադրությունը, լավ հաղորդունակությունը, հեշտ մշակումը, գերազանց ջերմափոխանակումը և ցածր գինը, որոնք կատարելապես հավասարակշռում են կատարողականությունը, անվտանգությունը և տնտեսական պահանջները։