¿Por qué la caja de aluminio de la batería automotriz tiene carga positiva? Comprender el principio en un artículo.

La estructura reticular del metal de aluminio coincide en gran medida con el tamaño de los iones de litio, lo que facilita la formación de aleaciones de litio y aluminio con Li ⁺, lo que provoca una corrosión electroquímica grave. Una vez que el litio se incrusta en la carcasa de aluminio de una batería de litio, generará gradualmente productos como óxido de litio e hidróxido de litio, que reaccionarán aún más con el CO ₂ en el aire para producir sustancias como el carbonato de litio, lo que en última instancia provocará fallas en la batería. Desde la perspectiva del potencial, el potencial de inserción de litio del aluminio es de aproximadamente 0,3 V (frente a Li ⁺/Li), que es superior a los 0,01-0,2 V del electrodo negativo de grafito. Si el potencial de la carcasa de aluminio para nuevos portadores de energía es bajo, se insertará preferentemente litio en lugar de grafito, provocando una corrosión irreversible de la carcasa. Por lo tanto, es necesario controlar el potencial de la carcasa de aluminio de las baterías de litio por encima del potencial de inserción del litio para evitar la corrosión desde la causa raíz.

Desde la perspectiva del potencial del electrodo estándar, el aluminio tiene una gran reducibilidad y se oxida y disuelve fácilmente en un ambiente electrolítico, formando puntos de corrosión que amenazan seriamente la estructura y la seguridad de las baterías. Sin embargo, el electrodo positivo de las baterías de iones de litio-tiene un alto potencial de 3 V-4,5 V o más durante la carga. Con este potencial, la carcasa de aluminio de la batería de litio generará rápidamente una película de pasivación de óxido de aluminio densa, estable y aislante, que puede evitar que la carcasa siga oxidándose y disolviéndose, logrando un funcionamiento estable a largo plazo-. Es decir, colocar la carcasa de aluminio de una batería de litio a un alto potencial positivo puede en realidad utilizar el efecto de pasivación para lograr la autoprotección.

Si el paquete de baterías LiFePO4 no conduce con el electrodo positivo, habrá una diferencia de potencial significativa entre el electrodo positivo y la carcasa dentro de la batería. Esta diferencia de potencial formará una corriente débil a través del electrolito, lo que provocará microcortocircuitos sostenidos y autodescargas, lo que reducirá la capacidad de la batería y el ciclo de vida a largo plazo. Después de conectar las cajas de baterías de aluminio de New Energy al equipotencial del electrodo positivo, no hay diferencia de potencial entre la carcasa y el electrodo positivo, lo que puede reducir significativamente las fugas internas y las reacciones secundarias, mejorar la consistencia y la vida útil de la batería y simplificar la lógica de monitoreo y protección del sistema de administración de la batería.

Cabe aclarar que la carcasa de la batería en sí no está "cargada activamente positivamente", sino que está conectada directamente al terminal positivo de la batería en su diseño estructural, manteniendo el mismo potencial. Este diseño resuelve de manera integral problemas clave como la inserción de litio en la carcasa de aluminio de las baterías de litio, la corrosión electroquímica, la protección por pasivación y las fugas por diferencia de potencial. No sólo aprovecha las ventajas del aluminio liviano, la alta conductividad térmica, el fácil moldeado y el costo moderado, sino que también maximiza la seguridad, confiabilidad y vida útil de la batería. Esta es también la razón principal por la que las carcasas cuadradas para baterías de vehículos eléctricos suelen adoptar esta solución.

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