ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅನ್ನು ಶೆಲ್‌ಗಳಾಗಿ ಏಕೆ ಬಳಸುತ್ತವೆ?

ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಶೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಲು ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣಗಳನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಅಂಶಗಳಿಂದ ವಿವರವಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದು, ಅವುಗಳೆಂದರೆ ಹಗುರ, ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ, ಉತ್ತಮ ವಾಹಕತೆ, ಉತ್ತಮ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚ, ಉತ್ತಮ ಶಾಖ ಪ್ರಸರಣ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ಇತ್ಯಾದಿ.

1. ಹಗುರ

• ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆ: ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸುಮಾರು 2.7 ಗ್ರಾಂ/ಸೆಂ³ ಆಗಿದ್ದು, ಇದು ಉಕ್ಕಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಸುಮಾರು 7.8 ಗ್ರಾಂ/ಸೆಂ³ ಆಗಿದೆ. ಮೊಬೈಲ್ ಫೋನ್‌ಗಳು, ಲ್ಯಾಪ್‌ಟಾಪ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಹಗುರವಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ, ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಚಿಪ್ಪುಗಳು ಒಟ್ಟಾರೆ ತೂಕವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಹಿಷ್ಣುತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

2. ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ

• ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪರಿಸರಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ: ಟರ್ನರಿ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ನಂತಹ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳ ಕೆಲಸದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ (3.0-4.5V). ಈ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಲ್ಲಿ, ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮತ್ತಷ್ಟು ಸವೆತವನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ದಟ್ಟವಾದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ (Al₂O₃) ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಿಂದ ಉಕ್ಕು ಸುಲಭವಾಗಿ ತುಕ್ಕು ಹಿಡಿಯುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಅವನತಿ ಅಥವಾ ಸೋರಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

• ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ: ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ LiPF₆ ನಂತಹ ಸಾವಯವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಉತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಕಾಲೀನ ಬಳಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಒಳಗಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

3. ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ರಚನಾತ್ಮಕ ವಿನ್ಯಾಸ

• ಕರೆಂಟ್ ಕಲೆಕ್ಟರ್ ಸಂಪರ್ಕ: ಧನಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಕರೆಂಟ್ ಕಲೆಕ್ಟರ್‌ಗಳಿಗೆ (ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಫಾಯಿಲ್‌ನಂತಹ) ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಆದ್ಯತೆಯ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಶೆಲ್ ಅನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಬಹುದು, ಆಂತರಿಕ ರಚನೆಯನ್ನು ಸರಳಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಸರಣ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

• ಶೆಲ್ ವಾಹಕತೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳು: ಕೆಲವು ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ, ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಶೆಲ್ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮಾರ್ಗದ ಭಾಗವಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು, ಇದು ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ರಕ್ಷಣಾ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

4. ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ

• ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿ: ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅನ್ನು ಸ್ಟ್ಯಾಂಪ್ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಹಿಗ್ಗಿಸಲು ಸುಲಭ, ಮತ್ತು ಚದರ ಮತ್ತು ಸಾಫ್ಟ್-ಪ್ಯಾಕ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ-ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಂತಹ ಸಂಕೀರ್ಣ ಆಕಾರಗಳ ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಉಕ್ಕಿನ ಚಿಪ್ಪುಗಳನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

• ಸೀಲಿಂಗ್ ಗ್ಯಾರಂಟಿ: ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಶೆಲ್ ವೆಲ್ಡಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಪ್ರಬುದ್ಧವಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಲೇಸರ್ ವೆಲ್ಡಿಂಗ್, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಅನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಮುಚ್ಚುತ್ತದೆ, ತೇವಾಂಶ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುವುದನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ.

5. ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣೆ

• ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಾಖ ಪ್ರಸರಣ ದಕ್ಷತೆ: ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ (ಸುಮಾರು 237 W/m·K) ಉಕ್ಕಿನ (ಸುಮಾರು 50 W/m·K) ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಾಗ ಶಾಖವನ್ನು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಹೊರಹಾಕಲು ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ರನ್‌ಅವೇ ಅಪಾಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

6. ವೆಚ್ಚ ಮತ್ತು ಆರ್ಥಿಕತೆ

• ಕಡಿಮೆ ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣಾ ವೆಚ್ಚಗಳು: ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಬೆಲೆ ಮಧ್ಯಮವಾಗಿದ್ದು, ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಸ್ಟೇನ್‌ಲೆಸ್ ಸ್ಟೀಲ್‌ನಂತಹ ವಸ್ತುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ದುಬಾರಿಯಾಗಿದೆ.

7. ಸುರಕ್ಷತಾ ವಿನ್ಯಾಸ

• ಒತ್ತಡ ಪರಿಹಾರ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ: ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಶೆಲ್‌ಗಳು ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ CID ಫ್ಲಿಪ್ ರಚನೆಯಂತಹ ಸುರಕ್ಷತಾ ಕವಾಟಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್ ಅಥವಾ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಸ್ಫೋಟವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಬಹುದು.

8. ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅಭ್ಯಾಸಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣ

• ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣದ ಆರಂಭಿಕ ದಿನಗಳಿಂದಲೂ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಶೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ 1991 ರಲ್ಲಿ ಸೋನಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಿದ 18650 ಬ್ಯಾಟರಿ, ಪ್ರಬುದ್ಧ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಸರಪಳಿ ಮತ್ತು ತಾಂತ್ರಿಕ ಮಾನದಂಡಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಿ, ಅದರ ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಬಲಪಡಿಸಿತು.

ಯಾವಾಗಲೂ ಅಪವಾದಗಳಿವೆ. ಕೆಲವು ವಿಶೇಷ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ, ಉಕ್ಕಿನ ಚಿಪ್ಪುಗಳನ್ನು ಸಹ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

ಕೆಲವು ವಿದ್ಯುತ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಅಥವಾ ವಿಪರೀತ ಪರಿಸರ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಂತಹ ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕೆಲವು ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ, ನಿಕಲ್-ಲೇಪಿತ ಉಕ್ಕಿನ ಚಿಪ್ಪುಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು, ಆದರೆ ವೆಚ್ಚವು ಹೆಚ್ಚಿದ ತೂಕ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ತೀರ್ಮಾನ

ಕಡಿಮೆ ತೂಕ, ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ, ಉತ್ತಮ ವಾಹಕತೆ, ಸುಲಭ ಸಂಸ್ಕರಣೆ, ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಶಾಖ ಪ್ರಸರಣ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚ, ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಆರ್ಥಿಕ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸುವಂತಹ ಸಮಗ್ರ ಅನುಕೂಲಗಳಿಂದಾಗಿ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಚಿಪ್ಪುಗಳು ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಿಪ್ಪುಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತ ಆಯ್ಕೆಯಾಗಿದೆ.