Aluminium tertanam dalam perangkat keras energi terbarukan dalam beberapa skala: sebagai foil pengumpul arus berukuran 10 hingga 20 mikron di dalam setiap sel litium-ion, sebagai lembaran tab dan busbar dalam modul dan kemasan, sebagai bingkai ekstrusi di sekitar modul fotovoltaik, dan sebagai perangkat keras pendingin dalam manajemen termal baterai. Setiap aplikasi memiliki kriteria paduan, konduktivitas, dan korosinya sendiri.
Kolektor Arus dalam Sel Lithium-Ion
Aluminium foil adalah pengumpul arus katoda standar karena lapisan pasivasinya membentuk oksida tipis dan stabil yang menahan potensial sel, sementara kepadatannya yang rendah menjaga massa sel tetap rendah. Spesifikasi umumnya adalah ukuran 12 hingga 20 mikron, dengan nilai produksi umum 15 mikron, dengan kemurnian 99,5 persen atau lebih tinggi. Paduan yang digunakan adalah 1235, 1060, 1070, dan 1100, dibuat dalam jenis temper H18 yang diperkeras yang memberikan kekuatan tarik yang diperlukan untuk bertahan pada lapisan, celah, dan lilitan tanpa kerutan. Toleransi ketebalan dan camber sangat penting: variasi beberapa mikron akan mengubah keseragaman lapisan, dan gerinda tepi dapat menembus separator. Foil untuk tugas ini dipesan berdasarkan seri GB/T 3198 atau EN 546, yang menentukan kondisi teknis, sifat mekanik, dan toleransi secara terpisah. Banyak pembuat sel juga menerapkan lapisan karbon tipis pada foil untuk menurunkan resistensi kontak antar muka.
Tab Baterai, Busbar, dan Rumah
Tab dan busbar merupakan alat ukur yang lebih berat dan dipilih karena konduktivitas listriknya, bukan kekuatannya. Paduan 1050A dan tingkat konduktor 1350 menghasilkan sekitar 61 persen konduktivitas Standar Tembaga Anil Internasional, yang merupakan tolok ukur praktis untuk konduktor aluminium. Tab biasanya berukuran 0,2 hingga 0,5 mm, sedangkan busbar paket dan interkoneksi memiliki ketebalan 1 hingga 3 mm dan disambung dengan pengelasan ultrasonik atau laser, bukan dengan menyolder. Modul dan rumah paket menggunakan 6061-T6 untuk rangka struktural, 3003 atau 1050 untuk pelat pendingin, dan 5052 atau 5083 yang diperkirakan akan terkena garam. Jika aluminium bertemu tembaga pada suatu sambungan, korosi galvanik harus dikendalikan dengan pelapisan nikel, pelat transisi bimetalik, dan dengan menjaga sambungan tetap kering.
Rangka dan Pemasangan Modul Surya
Modul fotovoltaik menggunakan bingkai ekstrusi dalam paduan 6063, paling sering dalam temper T6, dipesan sesuai ASTM B221 atau standar profil nasional yang setara. Berdasarkan ASTM B221 kondisi T6 memerlukan kekuatan tarik minimum 205 MPa dan kekuatan luluh minimum 170 MPa, nilai yang mendukung kasus beban mekanis yang diterapkan dalam kualifikasi modul. Modul bertipe-disetujui IEC 61215 untuk kualifikasi desain dan IEC 61730 untuk keselamatan, dan uji beban mekanis di IEC 61215 biasanya dijalankan pada 2 400 Pa, dengan tingkat yang lebih tinggi digunakan untuk wilayah bersalju lebat. Rangka dianodisasi dengan sebutan ketebalan ISO 7599, biasanya AA15 untuk layanan luar ruangan standar, dan rel pemasangan menggunakan kelompok paduan yang sama dengan pengencang yang kompatibel untuk menghindari pasangan logam yang berbeda.
Manajemen Termal dan Korosi dalam Layanan Luar Ruangan
Pendinginan baterai dan inverter bergantung pada pelat dingin aluminium, ekstrusi-saluran mikro, dan heat sink bersirip, dengan konduktivitas termal dan penurunan tekanan sebagai pendorong desain. Masa pakai pada instalasi luar ruangan dibatasi oleh korosi, sehingga komponen memenuhi syarat melalui pengujian semprotan garam netral sesuai ISO 9227 dan, untuk sistem fotovoltaik, berdasarkan urutan pembekuan panas lembab dan kelembapan di IEC 61215. Keamanan dan kinerja tingkat sel dan kemasan tercakup dalam standar seperti IEC 62619 untuk baterai litium industri dan IEC 62660-1 untuk sel kendaraan listrik. Dalam hal pengadaan, tiga hal yang paling sering menimbulkan penolakan adalah toleransi ketebalan foil, tinggi duri pada tepi celah, dan ketebalan lapisan anodik pada rangka, sehingga harus ditentukan dengan batas terukur dan diverifikasi pada setiap lot.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Q:Berapa ketebalan aluminium foil yang digunakan dalam sel litium-ion?
J: Foil pengumpul arus katoda biasanya berukuran 12 hingga 20 mikron, dengan 15 mikron sebagai pengukur produksi yang paling umum, dengan kemurnian 99,5 persen atau lebih tinggi.
Q:Paduan aluminium apa yang digunakan untuk busbar baterai?
J: 1050A dan konduktor kelas 1350 merupakan standar, menghasilkan sekitar 61 persen konduktivitas Standar Tembaga Anil Internasional dengan sifat mampu bentuk yang baik.
Q:Mengapa aluminium digunakan sebagai pengganti tembaga untuk pengumpul katoda?
J: Di potensial katoda, aluminium membentuk oksida pasif stabil yang tahan terhadap pelarutan, sedangkan tembaga akan menimbulkan korosi. Tembaga tetap menjadi standar untuk sisi anoda.
Q:Standar manakah yang mencakup bingkai modul fotovoltaik?
J: Rangka diekstrusi ke ASTM B221 atau standar profil setara dalam paduan 6063-T6, sedangkan modul akhir memenuhi syarat IEC 61215 dan IEC 61730.
Q:Bagaimana ketahanan korosi diverifikasi untuk perangkat keras energi luar ruangan?
J: Dengan pengujian semprotan garam netral sesuai ISO 9227, dan untuk produk fotovoltaik dengan urutan pembekuan panas lembab dan kelembapan yang ditentukan dalam IEC 61215.
Q:Bisakah aluminium dan tembaga digabung langsung dalam satu kemasan?
J: Sambungan langsung digunakan dalam produksi, tetapi sambungan tersebut rentan terhadap korosi galvanik jika ada kelembapan. Pelapisan nikel atau pelat transisi bimetal ditambah penyegelan adalah mitigasi yang biasa dilakukan.