Aluminiul este încorporat în hardware de energie regenerabilă la mai multe scări: ca folie colector de curent de 10 până la 20 de microni în interiorul fiecărei celule de litiu-ion, ca tablă și tablă de bare colectoare în module și pachete, ca rame extrudate în jurul modulelor fotovoltaice și ca hardware de răcire în managementul termic al bateriei. Fiecare aplicație are propriile criterii de aliaj, conductivitate și coroziune.
Colectori de curent în celule de litiu-ion
Folia de aluminiu este colectorul de curent catodic standard, deoarece stratul său de pasivare formează un oxid stabil, subțire, care rezistă potențialului celulei, în timp ce densitatea sa scăzută menține masa celulară în jos. Specificația tipică este de 12 până la 20 de microni, cu 15 microni valoarea de producție comună, la o puritate de 99,5 la sută sau mai mare. Aliajele utilizate sunt 1235, 1060, 1070 și 1100, livrate într-o temperatură de tip H18 întărită prin lucru-care oferă rezistența la tracțiune necesară pentru a supraviețui acoperirii, tăierii și înfășurării fără șifonare. Toleranța la grosime și cambra sunt critice: câțiva microni de variație modifică uniformitatea acoperirii, iar bavurile de margine pot pătrunde în separator. Folia pentru această sarcină este comandată conform GB/T 3198 sau seria EN 546, care definesc separat condițiile tehnice, proprietățile mecanice și toleranțele. Mulți producători de celule aplică, de asemenea, un strat subțire de carbon pe folie pentru a reduce rezistența la contactul interfacial.
Clape pentru baterii, bare colectoare și carcase
Filele și barele colectoare au un ecartament mai greu și sunt selectate mai degrabă pentru conductivitate electrică decât pentru rezistență. Aliajul 1050A și clasa de conductor 1350 oferă aproximativ 61 la sută din conductibilitatea standardului internațional de cupru recoacet, care este punctul de referință practic pentru conductorii de aluminiu. Filele sunt de obicei de 0,2 până la 0,5 mm, în timp ce barele colectoare și interconexiunile pachetului au o grosime de 1 până la 3 mm și sunt îmbinate prin sudură cu ultrasunete sau cu laser, mai degrabă decât prin lipire. Carcasele pentru module și pachete folosesc 6061-T6 pentru cadrele structurale, 3003 sau 1050 pentru plăci de răcire și 5052 sau 5083 unde este de așteptat expunerea la sare. Acolo unde aluminiul se întâlnește cu cuprul într-o îmbinare, coroziunea galvanică trebuie controlată prin placare cu nichel, plăci de tranziție bimetalice și prin menținerea îmbinării uscate.
Cadre și montaj pentru module solare
Modulele fotovoltaice folosesc rame extrudate din aliaj 6063, cel mai adesea în temperatură T6, comandate conform ASTM B221 sau un standard de profil național echivalent. Conform ASTM B221, condiția T6 necesită o rezistență minimă la tracțiune de 205 MPa și o limită de curgere minimă de 170 MPa, valori care susțin cazurile de sarcină mecanică aplicate în calificarea modulului. Modulele sunt aprobate de tip- conform IEC 61215 pentru calificarea proiectării și IEC 61730 pentru siguranță, iar testul de sarcină mecanică din IEC 61215 este de obicei efectuat la 2 400 Pa, cu niveluri mai ridicate utilizate pentru regiunile cu zăpadă abundentă. Cadrele sunt anodizate conform desemnărilor de grosime ISO 7599, de obicei AA15 pentru serviciul exterior standard, iar șinele de montare folosesc aceeași familie de aliaje cu elemente de fixare compatibile pentru a evita cuplurile metalice diferite.
Managementul termic și coroziunea în serviciul exterior
Răcirea bateriei și a invertorului se bazează pe plăci reci din aluminiu, extruzii cu micro-canale și radiatoare cu aripioare, unde conductivitatea termică și scăderea presiunii sunt motoarele de proiectare. Durata de viață în instalațiile exterioare este limitată de coroziune, astfel încât componentele sunt calificate prin testarea cu pulverizare cu sare neutră conform ISO 9227 și, pentru sistemele fotovoltaice, prin secvențele de îngheț la căldură umedă și umiditate din IEC 61215. Siguranța și performanța la nivel de celule și pachet sunt acoperite de standarde precum IEC 62619 pentru bateriile industriale cu litiu și IEC-162660 pentru vehicule electrice. În ceea ce privește achiziția, cele trei articole care provoacă cel mai adesea respingere sunt toleranța la grosimea foliei, înălțimea bavurilor pe marginile fantelor și grosimea stratului anodic pe rame, deci acestea trebuie specificate cu o limită măsurabilă și verificate pe fiecare lot.
Întrebări frecvente
Q:Ce grosime a foliei de aluminiu este folosită în celulele cu ioni de litiu{0}?
R: Folia colectorului de curent catodic este de obicei de 12 până la 20 microni, cu 15 microni cel mai obișnuit calibre de producție, la o puritate de 99,5 la sută sau mai mare.
Q:Ce aliaj de aluminiu este folosit pentru barele colectoare ale bateriei?
R: 1050A și gradul de conductor 1350 sunt standard, oferind aproximativ 61 la sută din conductibilitatea standardului internațional de cupru recoacet cu o bună formabilitate.
Q:De ce se folosește aluminiu în loc de cupru pentru colectorul catodic?
R: La potențialul catodului, aluminiul formează un oxid pasiv stabil care rezistă la dizolvare, în timp ce cuprul se corodează. Cuprul rămâne standardul pentru partea anodului.
Q:Ce standarde acoperă cadrele modulelor fotovoltaice?
R: Cadrele sunt extrudate conform ASTM B221 sau un standard de profil echivalent din aliaj 6063-T6, în timp ce modulul finit este calificat conform IEC 61215 și IEC 61730.
Q:Cum se verifică rezistența la coroziune pentru hardware-ul energetic exterior?
R: Prin testarea cu pulverizare cu sare neutră conform ISO 9227 și pentru produsele fotovoltaice prin secvențele de îngheț de căldură umedă și umiditate specificate în IEC 61215.
Q:Aluminiul și cuprul pot fi îmbinate direct într-un pachet?
R: Îmbinările directe sunt utilizate în producție, dar sunt susceptibile la coroziune galvanică în prezența umidității. Placarea cu nichel sau o placă de tranziție bimetală plus etanșarea este atenuarea obișnuită.