Ál sem bakskautstraumsafnari
Ál er staðlað efni fyrir bakskautstraumsafnara í litíum-jónarafhlöðum vegna þess að það myndar þunnt, sjálf-virkandi oxíðlag sem þolir tæringu við mikla rekstrargetu bakskauta, venjulega 3-4,5 V, þar sem kopar myndi oxast og brotna niður. Ál býður einnig upp á hagnýta kosti: þéttleiki þess, um 2,7 g/cm³, er u.þ.b. 60% lægri en kopar, sem dregur úr rafhlöðuþyngd fyrir rafbíla og flytjanlegur rafeindabúnaður, og það er umtalsvert ódýrara en kopar, sem lækkar framleiðslukostnað fyrir stórframleiðslu. Þó að rafleiðni áls sé lægri en kopar, er hún enn nægjanleg fyrir bakskautasafnara og yfirborðsmeðferð eins og kolefnis-húðuð filmu bæta rafeindaflutning enn frekar. Álþynnur með 10-20 míkron þykkt veita sveigjanleika sem þarf fyrir rafskautsvinnslu frá rúllu til rúllu.
Orkuþéttleiki og varmastjórnun
Notkun léttra straumsafna og burðarhluta úr áli bætir þyngdarmælingarorkuþéttleika rafhlöðupakka, með 15-20% aukningu í samanburði við þyngri hönnun. Varmaleiðni áls, um 237 W/(m·K), gerir það áhrifaríkt fyrir kæliplötur, varmaskipta og rafhlöðuhús sem stjórna hitastigi frumunnar og koma í veg fyrir varmaflótta. Kælirásir úr pressuðu áli og kaldar plötur eru staðalbúnaður í rafhlöðupökkum fyrir rafbíla og hástyrktar 6xxx röð málmblöndur mynda léttar girðingar sem vernda frumur á sama tíma og losa pláss fyrir virk efni. Anodized eða húðuð ál yfirborð draga úr raflausn tæringu og viðhalda stöðugri frammistöðu með tímanum.
Áskoranir og mótvægisaðgerðir
Hvarfgirni áls í ákveðnum efnafræði skapar áskoranir. Í vatnskenndum raflausnum, eins og í ál-loftrafhlöðum, hvarfast ál við vatn og myndar álhýdroxíð og losar vetni sem brýtur niður rafskautið; hemlar og bjartsýni raflausnasamsetningar draga úr þessum sníkjuverkun. Í klóríð-ríku umhverfi getur gryfjutæring átt sér stað og hlífðarhúð eins og anodized oxíðlög eða grafenoxíðhindranir hindra klóríðgengni. Við háspennu eykur einangrandi oxíðlagið andlitsviðnám, sem er dregið úr með leiðandi málmblöndur eða kolefnis-húðuðum þynnum. Galvanísk tæringu í fjöl-málmkerfum er stjórnað með einangrandi millilögum, og sjálf-losun í ál-loftfrumum minnkar með raflausnahönnun og nanóskipuðum skautum.
Nýjungar í málmblöndur og húðun
Nýjungar-undirstaðar úr áli bæta bæði rafskauta- og bakskautafköst. Áldópun kemur stöðugleika á nikkel-bakskautsbyggingu í vatnskenndum sink-nikkelrafhlöðum og dregur úr niðurbroti í basískum raflausnum. Nikkel-álhvatablöndur auka hvarfhvörf í vetnis-tengdum rafefnafræðilegum kerfum. Skipting áls í lagskipt oxíð fyrir natríum-jónarafhlöður kemur stöðugleika á kristalbygginguna og bætir hringrásarstöðugleika, en áloxíð yfirborðshúð bæla upp manganupplausn og lengja endingu bakskauts. Aukaframleiddar álblöndur með eutectic uppbyggingu á nanóskala veita skriðþol við hærra hitastig fyrir rafhlöðuhús og hitastjórnunaríhluti.
Ál-loftrafhlöður
Ál-loftrafhlöður nýta háan rafefnafræðilegan orkuþéttleika áls til frumorkugeymslu, en markaðssetning stendur frammi fyrir nokkrum hindrunum. Sníkjutæring rafskautsins veldur afkastagetu við geymslu og hlífðar málmblöndur eða húðun auka kostnað og flókið. Súrefnislækkun krefst skilvirkra hvata og ódýrari kostir brotna hratt niður, sem dregur úr líftíma hringrásarinnar. Aukaafurðir frá losun eins og álhýdroxíð falla út og stífla rafskaut, sem krefjast raflausnastjórnunar, og flest ál-loftkerfi eru einnota- vegna þess að áloxun er ekki auðvelt að snúa við. Innviðir fyrir staðlaða íhluti og endurvinnslu eru enn í þróun, þannig að þessar rafhlöður henta best fyrir notkun þar sem langur geymsluþol og mikil orkuþéttleiki vega þyngra en endurnýjunarkostnaður.
Algengar spurningar
Spurning 1: Af hverju er ál notað í stað kopars fyrir bakskautstraumsafnara?
Ál þolir tæringu við mikla möguleika bakskautsins þar sem kopar myndi oxast og það er léttara og ódýrara. Kopar er notað á rafskautahliðinni, þar sem ál myndi blandast litíum.
Q2: Hvaða þykkt álpappírs er notað í rafhlöðum?
Bakskautstraumsafnarþynnur eru venjulega 10-20 míkron þykkar, nógu þunnar til að hámarka orkuþéttleika en nógu sterkar fyrir rúllu-til-rúlluvinnslu.
Spurning 3: Hvernig hjálpar ál við hitastjórnun rafhlöðunnar?
Mikil hitaleiðni áls gerir það áhrifaríkt fyrir kæliplötur, kalda plötur og hitakökur sem fjarlægja hita frá frumum, hjálpa til við að koma í veg fyrir varmaflótta og lengja líftíma hringrásarinnar.
Q4: Eru ál-loftrafhlöður endurhlaðanlegar?
Flestar ál-loftrafhlöður eru aðal, einnota-kerfi vegna þess að erfitt er að snúa við oxunarhvarfinu. Endurhlaðanlegar frumgerðir eru til en standa nú frammi fyrir lítilli skilvirkni og stuttum líftíma.
Q5: Er hægt að endurvinna rafhlöðuál?
Já. Hægt er að endurheimta álhluta úr rafhlöðum, þar með talið straumsafnara, hús og kælivirki, með endurvinnslustraumum áls, sem styður hringlaga hagkerfismarkmið um orkugeymslu.