Litiozko baterien aluminiozko oskolak erabiltzeko arrazoi nagusiak xehetasunez azter daitezke alderdi hauetatik: arintasuna, korrosioarekiko erresistentzia, eroankortasun ona, prozesatzeko errendimendu ona, kostu baxua, beroa xahutzeko errendimendu ona, etab.
1. Arina
• Dentsitate baxua: Aluminioaren dentsitatea 2,7 g/cm³ ingurukoa da, altzairuarena baino nabarmen txikiagoa, azken hau 7,8 g/cm³ ingurukoa baita. Energia-dentsitate handia eta arina izatea bilatzen duten gailu elektronikoetan, hala nola telefono mugikorretan, ordenagailu eramangarrietan eta ibilgailu elektrikoetan, aluminiozko oskolek pisu orokorra eraginkortasunez murriztu eta erresistentzia hobetu dezakete.
2. Korrosioarekiko erresistentzia
• Goi-tentsioko inguruneetarako egokitzeko gaitasuna: Litiozko baterien elektrodo positiboen materialen funtzionamendu-tentsioa, hala nola hirutar materialak eta litio kobalto oxidoa, nahiko altua da (3,0-4,5 V). Potentzial horretan, aluminioak aluminio oxido (Al₂O₃) pasibazio-film trinko bat sortuko du gainazalean korrosio gehiago saihesteko. Altzairua erraz korroditzen da elektrolitoaren eraginez presio handian, eta horrek bateriaren errendimenduaren degradazioa edo isuriak eragiten ditu.
• Elektrolitoen bateragarritasuna: aluminioak egonkortasun kimiko ona du elektrolito organikoekiko, hala nola LiPF₆-ekiko, eta ez da erreakzionatzeko joera izaten epe luzerako erabileran.
3. Eroankortasuna eta egitura-diseinua
• Korronte-kolektorearen konexioa: Aluminioa da elektrodo positiboen korronte-kolektoreetarako (adibidez, aluminio-papera). Aluminiozko oskola zuzenean konekta daiteke elektrodo positiboarekin, barne-egitura sinplifikatuz, erresistentzia murriztuz eta energia-transmisioaren eraginkortasuna hobetuz.
• Oskolaren eroankortasun-eskakizunak: Baterien diseinu batzuetan, aluminiozko oskola korronte-bidearen parte da, hala nola bateria zilindrikoetan, eta eroankortasun- eta babes-funtzioak ditu.
4. Prozesatzeko errendimendua
• Harikortasun bikaina: aluminioa erraz estanpatzen eta luzatzen da, eta egokia da forma konplexuen ekoizpen handian, hala nola bateria karratu eta bigunen aluminio-plastikozko filmak. Altzairuzko oskolak zailak dira prozesatzen eta kostu handiak dituzte.
• Zigilatzeko bermea: Aluminiozko oskolaren soldadura teknologia heldua da, laser bidezko soldadura adibidez, elektrolitoa eraginkortasunez zigilatu, hezetasuna eta oxigenoa sartzea eragotzi eta bateriaren iraupena luzatu dezakeena.
5. Kudeaketa termikoa
• Beroa xahutzeko eraginkortasun handia: aluminioaren eroankortasun termikoa (237 W/m·K inguru) altzairuarena baino askoz handiagoa da (50 W/m·K inguru), eta horrek bateriari beroa azkar xahutzen laguntzen dio lanean ari denean eta ihes termikoaren arriskua murrizten du.
6. Kostua eta ekonomia
• Material eta prozesatzeko kostu baxuak: aluminioaren lehengaien prezioa moderatua da, eta prozesatzeko energia-kontsumoa baxua, eta hori egokia da eskala handiko ekoizpenerako. Aldiz, altzairu herdoilgaitza bezalako materialak garestiagoak dira.
7. Segurtasun-diseinua
• Presioa arintzeko mekanismoa: Aluminiozko oskolek barne-presioa askatu eta leherketa saihestu dezakete gehiegizko karga edo ihes termiko baten kasuan, segurtasun-balbulak diseinatuz, hala nola bateria zilindrikoen CID iraultze-egitura.
8. Industriako praktikak eta estandarizazioa
• Aluminiozko oskolak litiozko baterien merkaturatzearen hasieratik asko erabili dira, hala nola Sonyk 1991n merkaturatutako 18650 bateria, industria-kate heldu bat eta estandar teknikoak osatuz, bere posizio nagusia sendotuz.
Beti daude salbuespenak. Egoera berezi batzuetan, altzairuzko oskolak ere erabiltzen dira:
Erresistentzia mekaniko oso handiko eskakizunak dituzten zenbait egoeratan, hala nola bateria batzuetan edo ingurune muturreko aplikazioetan, nikelez estalitako altzairuzko oskolak erabil daitezke, baina kostua pisua eta kostua handitzen ditu.
Ondorioa
Aluminiozko oskolak aukera aproposa bihurtu dira litiozko baterien oskoletarako, dituzten abantaila zabalengatik, hala nola, pisu arina, korrosioarekiko erresistentzia, eroankortasun ona, prozesatzeko erraztasuna, beroa xahutzeko bikaina eta kostu baxua, errendimendua, segurtasuna eta eskakizun ekonomikoak ezin hobeto orekatuz.
Argitaratze data: 2025eko otsailaren 17a
