લિથિયમ બેટરીઓ શેલ તરીકે એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ કેમ કરે છે?

લિથિયમ બેટરીઓ એલ્યુમિનિયમ શેલનો ઉપયોગ કરે છે તેના મુખ્ય કારણોનું વિગતવાર વિશ્લેષણ નીચેના પાસાઓથી કરી શકાય છે, જેમ કે હલકો વજન, કાટ પ્રતિકાર, સારી વાહકતા, સારી પ્રક્રિયા કામગીરી, ઓછી કિંમત, સારી ગરમીનું વિસર્જન કામગીરી, વગેરે.

1. હલકો

• ઓછી ઘનતા: એલ્યુમિનિયમની ઘનતા લગભગ 2.7 ગ્રામ/સેમી³ છે, જે સ્ટીલ કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે, જે લગભગ 7.8 ગ્રામ/સેમી³ છે. ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા અને હળવા વજન ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો, જેમ કે મોબાઇલ ફોન, લેપટોપ અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો, એલ્યુમિનિયમ શેલ અસરકારક રીતે એકંદર વજન ઘટાડી શકે છે અને સહનશક્તિમાં સુધારો કરી શકે છે.

2. કાટ પ્રતિકાર

• ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વાતાવરણમાં અનુકૂલનક્ષમતા: લિથિયમ બેટરી પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી, જેમ કે ટર્નરી મટિરિયલ્સ અને લિથિયમ કોબાલ્ટ ઓક્સાઇડ, નો કાર્યકારી વોલ્ટેજ પ્રમાણમાં ઊંચો (3.0-4.5V) છે. આ સંભવિતતા પર, એલ્યુમિનિયમ સપાટી પર ગાઢ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ (Al₂O₃) પેસિવેશન ફિલ્મ બનાવશે જેથી વધુ કાટ ન લાગે. સ્ટીલ ઉચ્ચ દબાણ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા સરળતાથી કાટ પામે છે, જેના પરિણામે બેટરીની કામગીરીમાં ઘટાડો અથવા લિકેજ થાય છે.

• ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સુસંગતતા: એલ્યુમિનિયમમાં LiPF₆ જેવા કાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે સારી રાસાયણિક સ્થિરતા હોય છે, અને લાંબા ગાળાના ઉપયોગ દરમિયાન તે પ્રતિક્રિયા માટે સંવેદનશીલ નથી.

૩. વાહકતા અને માળખાકીય ડિઝાઇન

• કરંટ કલેક્ટર કનેક્શન: પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડ કરંટ કલેક્ટર્સ (જેમ કે એલ્યુમિનિયમ ફોઇલ) માટે એલ્યુમિનિયમ પસંદગીની સામગ્રી છે. એલ્યુમિનિયમ શેલને પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડ સાથે સીધું જોડી શકાય છે, જે આંતરિક માળખું સરળ બનાવે છે, પ્રતિકાર ઘટાડે છે અને ઊર્જા ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે.

• શેલ વાહકતા આવશ્યકતાઓ: કેટલીક બેટરી ડિઝાઇનમાં, એલ્યુમિનિયમ શેલ વર્તમાન માર્ગનો ભાગ હોય છે, જેમ કે નળાકાર બેટરી, જેમાં વાહકતા અને સુરક્ષા બંને કાર્યો હોય છે.

4. પ્રક્રિયા કામગીરી

• ઉત્તમ પ્લાસ્ટિસિટી: એલ્યુમિનિયમ સ્ટેમ્પિંગ અને ખેંચવામાં સરળ છે, અને ચોરસ અને સોફ્ટ-પેક બેટરી માટે એલ્યુમિનિયમ-પ્લાસ્ટિક ફિલ્મ જેવા જટિલ આકારોના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે. સ્ટીલ શેલ પ્રક્રિયા કરવા મુશ્કેલ છે અને તેની કિંમત ઊંચી છે.

• સીલિંગ ગેરંટી: એલ્યુમિનિયમ શેલ વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજી પરિપક્વ છે, જેમ કે લેસર વેલ્ડીંગ, જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટને અસરકારક રીતે સીલ કરી શકે છે, ભેજ અને ઓક્સિજનને આક્રમણ કરતા અટકાવી શકે છે અને બેટરીનું જીવન વધારી શકે છે.

૫. થર્મલ મેનેજમેન્ટ

• ઉચ્ચ ગરમીનું વિસર્જન કાર્યક્ષમતા: એલ્યુમિનિયમની થર્મલ વાહકતા (લગભગ 237 W/m·K) સ્ટીલ (લગભગ 50 W/m·K) કરતા ઘણી વધારે છે, જે બેટરીને કામ કરતી વખતે ગરમીને ઝડપથી દૂર કરવામાં મદદ કરે છે અને થર્મલ રનઅવેનું જોખમ ઘટાડે છે.

૬. ખર્ચ અને બચત

• ઓછી સામગ્રી અને પ્રોસેસિંગ ખર્ચ: એલ્યુમિનિયમના કાચા માલની કિંમત મધ્યમ છે, અને પ્રોસેસિંગ ઊર્જાનો વપરાશ ઓછો છે, જે મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે. તેનાથી વિપરીત, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ જેવી સામગ્રી વધુ ખર્ચાળ છે.

7. સલામતી ડિઝાઇન

• દબાણ રાહત પદ્ધતિ: એલ્યુમિનિયમ શેલ આંતરિક દબાણ મુક્ત કરી શકે છે અને ઓવરચાર્જ અથવા થર્મલ રનઅવેના કિસ્સામાં વિસ્ફોટ ટાળી શકે છે, સલામતી વાલ્વ ડિઝાઇન કરીને, જેમ કે નળાકાર બેટરીના CID ફ્લિપ સ્ટ્રક્ચર.

૮. ઉદ્યોગ પ્રથાઓ અને માનકીકરણ

• લિથિયમ બેટરીના વ્યાપારીકરણના શરૂઆતના દિવસોથી જ એલ્યુમિનિયમ શેલ્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે, જેમ કે 1991માં સોની દ્વારા લોન્ચ કરાયેલ 18650 બેટરી, એક પરિપક્વ ઔદ્યોગિક સાંકળ અને તકનીકી ધોરણો બનાવે છે, જે તેની મુખ્ય પ્રવાહની સ્થિતિને વધુ મજબૂત બનાવે છે.

અપવાદો હંમેશા હોય છે. કેટલીક ખાસ પરિસ્થિતિઓમાં, સ્ટીલ શેલનો પણ ઉપયોગ થાય છે:

કેટલીક પરિસ્થિતિઓમાં જ્યાં અત્યંત ઊંચી યાંત્રિક શક્તિની આવશ્યકતાઓ હોય છે, જેમ કે કેટલીક પાવર બેટરીઓ અથવા આત્યંતિક પર્યાવરણીય એપ્લિકેશનો, નિકલ-પ્લેટેડ સ્ટીલ શેલનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, પરંતુ ખર્ચમાં વધારો વજન અને કિંમતમાં થાય છે.

નિષ્કર્ષ

હળવા વજન, કાટ પ્રતિકાર, સારી વાહકતા, સરળ પ્રક્રિયા, ઉત્તમ ગરમીનું વિસર્જન અને ઓછી કિંમત, કામગીરી, સલામતી અને આર્થિક જરૂરિયાતોને સંપૂર્ણ રીતે સંતુલિત કરવા જેવા વ્યાપક ફાયદાઓને કારણે એલ્યુમિનિયમ શેલ લિથિયમ બેટરી શેલ માટે એક આદર્શ પસંદગી બની ગયા છે.