در مورد فویل مسی باتری، ما عمدتاً به طور مفصل مسیر توسعه آینده و فرآیند تولید فویل مس را توضیح خواهیم داد.
در باتریهای لیتیوم یونی، مواد فعال مثبت و منفی بر روی بستر پوشانده میشوند تا قطعات قطبی را تشکیل دهند و سپس برای تشکیل هسته باتری پیچیده یا روی هم چیده میشوند. مواد پایه مورد استفاده در اینجا عمدتا شامل فویل مس و فویل آلومینیوم است. کاتد باتری لیتیوم فعلی فویل آلومینیومی و الکترود منفی فویل مسی است. این به این دلیل است که مس در الکترود مثبت با پتانسیل بالاتر به راحتی اکسید می شود و سطح فویل آلومینیومی دارای یک لایه متراکم است. لایه اکسید از آلومینیوم داخل در پتانسیل های بالا محافظت می کند. این مقاله عمدتاً در مورد فویل مسی رایج برای الکترودهای منفی صحبت می کند.
مس دارای استحکام مکانیکی بالا و هدایت الکتریکی عالی است. محتوای آن در پوسته زمین حدود 0.01٪ است. بیشتر به صورت سنگ مس در طبیعت وجود دارد. فویل مس را می توان با توجه به روش های مختلف ساخت به مس الکترولیتی و مس نورد شده تقسیم کرد. مس نورد دارای شکل پذیری خوب و مشکل فنی بالا در تولید است. تهیه آن نیاز به فرآیندهای زیادی دارد و هزینه آن بالاست. تعداد کمی از شرکت های داخلی وجود دارد. شرکت هایی که از این روش برای تولید خوب استفاده می کنند عبارتند از Olin Brass در ایالات متحده، نیپون ماینینگ ژاپن و شرکت های دیگر.
در حال حاضر بیشتر فویل های مسی که در کارخانه های تولید سلول باتری استفاده می شود از طریق الکترولیز تولید می شود. در سال 1922، ادیسون روش فویل مس الکترولیتی پیوسته را اختراع کرد و برای ثبت اختراع اقدام کرد. از یک غلتک فلزی در حال چرخش مداوم که در الکترولیت سولفات مس به عنوان کاتد و فلز نامحلول به عنوان آند غوطه ور شده بود استفاده می کرد. تولد این روش سرآغاز صنعت مس الکترولیتی بود. شروع کنید. در سال 1937، کارخانه مس آناکوند در ایالات متحده، حق اختراع ادیسون را در عمل تولید قرار داد و با موفقیت فویل مس الکترولیتی تولید کرد. در طول تاریخچه توسعه فویل مسی الکترولیتی، میتوان دریافت که همیشه از روند بردهای مدار چاپی پیروی کرده است. با کاربرد گسترده باتری های لیتیوم یونی در لوازم الکترونیکی مصرفی، فویل مس الکترولیتی به عنوان آند وارد حوزه جدیدی شده است. کلکتورهای فعلی، با هدایت الکتریکی خوب، مقاومت در برابر خرد شدن و هزینه کم، به سرعت در مقیاس بزرگ ارتقا یافته و به کار گرفته شده اند. اکنون با ارتقاء و کاربرد گسترده وسایل نقلیه انرژی جدید، 5G و ذخیره انرژی، تقاضا برای فویل مس الکترولیتی انفجار جدیدی را نشان داده است.
به منظور افزایش چگالی انرژی حجمی هسته باتری تا حد ممکن و در عین حال اطمینان از ایمنی، عملکرد چرخه و غیره، طراح سلول باتری باید مواد فعال بیشتری را در پوسته هسته باتری محدود بسته بندی کند. من فکر می کنم به عنوان یک فویل مس جمع کننده جریان منفی ممکن است در آینده در جهت های زیر ایجاد شود:
1. فویل مسی بسیار نازک: این روند اکنون آشکار است، از 8um به 6um، و اکنون به 4.5um، که برخی از تولید کنندگان آن را در دسته های کوچک معرفی می کنند. شاید فویل مس زیر 4um به تولید انبوه در آینده ارتقا یابد. این عملکرد نیز واضح است، یعنی افزایش حجم و چگالی انرژی جرمی هسته باتری تا حد امکان، اما این امر الزامات بالاتری را برای ساخت فویل مس و کنترل پوشش هسته باتری مطرح می کند. از این گذشته، هرچه فویل مس نازک تر باشد، خطر شکستگی نوار در طول فرآیند پوشش نیز بیشتر است.
2. فویل مس سوراخ دار: یعنی از طریق خوردگی شیمیایی، ریز منافذی بر روی سطح فویل مس ایجاد می شود تا وزن زیرلایه کاهش یابد و چگالی انرژی جرم هسته باتری افزایش یابد. کنترل اندازه منافذ و بهینه سازی نوع اچانت ضروری است. یکی برای جلوگیری از بزرگ شدن قطر منافذ، که حفظ دوغاب پوشش یک طرفه را دشوار می کند، و دیگری ارزیابی تأثیر اچ باقیمانده بر عملکرد هسته باتری، مانند گردش خون، تولید گاز. ، و غیره.
3 پاشیدن فویل مسی: این کار معادل آبکاری مسی دو طرفه روی یک بستر پلاستیکی است. این نه تنها عملکرد هدایت الکترونیکی کلکتور جریان را حفظ می کند، بلکه وزن بستر را کاهش می دهد و چگالی انرژی جرم هسته باتری را بهبود می بخشد. با این حال، در طول فرآیند تولید، ممکن است با چالش هایی مانند پرس سرد و جوشکاری زبانه مواجه شوید.
با ادامه افزایش نرخ نفوذ وسایل نقلیه انرژی جدید، ظرفیت تولید فویل مس موجود به طور فزاینده ای ناکافی می شود و شکاف خاصی بین عرضه و تقاضا وجود دارد. انتظار می رود که صنعت فویل مس به تدریج تولید خود را در آینده گسترش دهد تا تقاضای بازار برای سلول های قدرت را برآورده کند.
تهیه فویل مس الکترولیتی عمدتاً به سه مرحله تقسیم می شود: انحلال مس، فویل خام و عملیات سطحی. فرآیند حل مس به این صورت است که مواد مس و اسید سولفوریک را در یک مخزن حل مس مخلوط می کنند و برای تولید محلول سولفات مس واکنش نشان می دهند. فرمول واکنش شیمیایی به شرح زیر است:
Cu+O2→CuO
CuO٪ 2bH2SO4٪ e2٪ 86٪ 92CuSO٪ 7b٪ 7b3٪ 7d٪ 7dH2O
در طول فرآیند انحلال مس، باید به کنترل گرد و غبار در محیط و مواد خارجی موجود در مایع ماده خام توجه شود تا از لکه شدن بعدی روی سطح فویل مسی و ایجاد لکه های ناهموار جلوگیری شود. این وضعیت ممکن است در حین پوشش روی سر قالب گیر کند و باعث شکستگی نوار شود. بنابراین در این مرحله باید یک مرحله فیلتراسیون اضافه شود تا ناخالصی های موجود در محلول کاملاً فیلتر شوند.
محلول CuSO4 به دست آمده در فرآیند انحلال مس به عنوان الکترولیت، یک غلتک تیتانیوم با قطر بزرگ به عنوان کاتد و صفحه آلیاژ سرب قوس شکل به عنوان آند استفاده می شود. با کنترل پارامترهای فرآیند الکتروشیمیایی، یونهای مس موجود در محلول در کاتد رسوب میکنند و یک لایه مس پیوسته را تشکیل میدهند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، از طریق چرخش مداوم غلتک کاتدی، فویل مسی رسوبشده بهطور مداوم به صورت رولهایی جدا میشود تا فویل خام به دست آید:
فویل مسی دارای یک طرف خشن و یک طرف صاف است. سمت صاف با غلتک کاتد در تماس است و سمت ناصاف در تماس مستقیم با الکترولیت است. تصویر SEM به شرح زیر است:
از آنجایی که مس مستعد اکسیداسیون است، پس از به دست آوردن فویل خام، باید برای تسهیل نگهداری و حمل و نقل، آن را با یک لایه مانع و یک لایه ضد اکسیداسیون زبر و روکش کرد. نمودار فرآیند خاص به شرح زیر است:
به دلیل تفاوت در مدل های سلولی و فرآیندهای تولید سازندگان مختلف، مانند سیم پیچی و لمینیت، برای مواد پایه مس و فویل آلومینیوم دشوار است که یک عرض داشته باشد که برای تولید کنندگان مختلف جهانی باشد، بنابراین لازم است که در شرکت ها برش داده شود. در طول فرآیند برش عرض خاص مورد نیاز
