자동차 배터리 알루미늄 케이스는 왜 양전하를 띠나요? 한 글로 원리를 이해하다

알루미늄 금속의 격자 구조는 리튬 이온의 크기와 잘 일치하여 Li⁺와 리튬알루미늄 합금을 형성하기 쉬워 심각한 전기화학적 부식을 일으킨다. 리튬 배터리의 알루미늄 껍질에 리튬이 내장되면 점차적으로 산화리튬, 수산화리튬 등의 생성물이 생성되고, 이것이 공기 중의 CO2와 추가로 반응하여 탄산리튬 등의 물질을 생성하게 되어 결국 배터리 고장으로 이어지게 됩니다. 전위의 관점에서 볼 때, 알루미늄의 리튬 삽입 전위는 약 0.3V(vs Li ⁺/Li)로 흑연 음극의 0.01-0.2V보다 높습니다. 새로운 에너지 운반체에 대한 알루미늄 케이스의 잠재력이 낮으면 흑연보다 리튬을 우선적으로 삽입하여 쉘에 돌이킬 수 없는 부식을 일으킬 것입니다. 따라서 근본 원인인 부식을 방지하기 위해서는 리튬 배터리의 알루미늄 쉘 전위를 리튬 삽입 전위 이상으로 제어할 필요가 있습니다.

표준 전극 전위 관점에서 볼 때, 알루미늄은 환원성이 강하고 전해질 환경에서 쉽게 산화 및 용해되어 배터리의 구조와 안전성을 심각하게 위협하는 부식 지점을 형성합니다. 그러나 리튬-이온 배터리의 양극은 충전 시 3V{5}}4.5V 이상의 높은 전위를 가집니다. 이 잠재력에서 리튬 배터리 알루미늄 케이스는 조밀하고 안정적인 절연 알루미늄 산화물 패시베이션 필름을 신속하게 생성하여 쉘이 계속 산화 및 용해되는 것을 방지하여 장기간- 안정적인 작동을 달성합니다. 즉, 리튬 배터리의 알루미늄 케이스를 높은 양극 전위에 배치하면 실제로 부동태화 효과를 활용하여 자체 보호를 달성할 수 있습니다.

LiFePO4 배터리 팩이 양극과 전도되지 않으면 양극과 배터리 내부 쉘 사이에 상당한 전위차가 발생합니다. 이러한 전위차로 인해 전해질을 통해 약한 전류가 형성되어 지속적인 미세 단락 및 자가 방전이 발생하여 장기적으로 배터리 용량과 수명이 단축됩니다. New Energy 알루미늄 배터리 케이스를 양극 등전위에 연결한 후에는 껍질과 양극 사이에 전위차가 없어 내부 누출과 부반응을 크게 줄이고 배터리 일관성과 서비스 수명을 향상하며 배터리 관리 시스템의 모니터링 및 보호 논리를 단순화할 수 있습니다.

배터리 쉘 자체는 "활성 양극 충전"이 아니지만 구조 설계상 배터리 양극 단자에 직접 연결되어 동일한 전위를 유지한다는 점을 명확히 해야 합니다. 이 설계는 리튬 배터리의 알루미늄 쉘에 리튬 삽입, 전기화학적 부식, 패시베이션 보호 및 전위차 누출과 같은 주요 문제를 포괄적으로 해결합니다. 알루미늄의 경량성, 높은 열전도율, 성형 용이성, 저렴한 가격 등의 장점을 활용할 뿐만 아니라 배터리의 안전성과 신뢰성, 수명도 극대화합니다. 이는 정사각형 EV 자동차 배터리 하우징이 일반적으로 이 솔루션을 채택하는 핵심 이유이기도 합니다.

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