Što se tiče baterijske bakrene folije, uglavnom ćemo detaljno objasniti budući smjer razvoja i proizvodni proces bakrene folije.
U litij-ionskim baterijama, pozitivni i negativni aktivni materijali obloženi su na podlogu kako bi formirali polne dijelove, a zatim namotani ili složeni kako bi se formirala jezgra baterije. Ovdje korišteni osnovni materijali uglavnom uključuju bakrenu i aluminijsku foliju. Trenutna katoda litijeve baterije je aluminijska folija, a negativna elektroda je bakrena folija. To je zato što se bakar lako oksidira u pozitivnoj elektrodi s većim potencijalom, a površina aluminijske folije ima gusti sloj. Oksidni sloj štiti aluminij iznutra pri visokim potencijalima. Ovaj članak uglavnom govori o često korištenoj bakrenoj foliji za negativne elektrode.
Bakar ima visoku mehaničku čvrstoću i izvrsnu električnu vodljivost. Njegov sadržaj u zemljinoj kori iznosi oko 0,01%. U prirodi uglavnom postoji u obliku bakrene rude. Bakrena folija može se podijeliti na elektrolitski bakar i valjani bakar prema različitim metodama proizvodnje. Valjani bakar ima dobru duktilnost i velike tehničke poteškoće u proizvodnji. Njegova priprema zahtijeva mnogo procesa, a cijena je visoka. Malo je domaćih poduzeća. Tvrtke koje ovu metodu koriste za dobru proizvodnju uključuju Olin Brass iz Sjedinjenih Država, japanski Nippon Mining i druge tvrtke.
Trenutačno se većina bakrene folije koja se koristi u tvornicama baterijskih ćelija proizvodi elektrolizom. Godine 1922. Edison je izumio metodu kontinuirane elektrolitičke bakrene folije i prijavio se za patent. Koristio je kontinuirano rotirajući metalni valjak uronjen u elektrolit bakrenog sulfata kao katodu i netopivi metal kao anodu. Rođenje ove metode označilo je početak elektrolitičke industrije bakra. Započnite. Godine 1937. Anaconde Copper Factory u Sjedinjenim Državama stavila je Edisonov patent u proizvodnu praksu i uspješno proizvela elektrolitičku bakrenu foliju. Kroz povijest razvoja elektrolitičke bakrene folije, možemo ustanoviti da je uvijek pratila trend tiskanih pločica. S velikom primjenom litij-ionskih baterija u potrošačkoj elektronici, elektrolitička bakrena folija uvedena je u novo područje kao anoda. Sakupljači struje, sa svojom dobrom električnom vodljivošću, otpornošću na drobljenje i niskom cijenom, brzo su promovirani i primijenjeni u velikoj mjeri. Sada s velikom promocijom i primjenom novih energetskih vozila, 5G i pohrane energije, potražnja za elektrolitičkom bakrenom folijom pokazala je novu eksploziju.
Kako bi se povećala volumetrijska gustoća energije jezgre baterije što je više moguće uz osiguranje sigurnosti, performansi ciklusa itd., dizajner baterijske ćelije treba upakirati više aktivnih materijala u ograničenu ljusku jezgre baterije. Mislim da bi se bakrena folija kolektora negativne struje u budućnosti mogla razvijati u sljedećim smjerovima:
1. Ultra-tanka bakrena folija: Ovaj trend je sada očit, od 8um do 6um, a sada do 4,5um, koju neki proizvođači uvode u malim serijama. Možda će bakrena folija ispod 4 um biti promovirana u masovnu proizvodnju u budućnosti. Ova je funkcija također očigledna, a to je povećanje volumena i masene gustoće energije jezgre baterije što je više moguće, ali to postavlja veće zahtjeve za proizvodnju bakrene folije i kontrolu premaza jezgre baterije. Uostalom, što je bakrena folija tanja, veći je i rizik od loma trake tijekom procesa premazivanja.
2. Perforirana bakrena folija: to jest, putem kemijske korozije stvaraju se mikropore na površini bakrene folije kako bi se smanjila težina supstrata i povećala gustoća masene energije jezgre baterije. Potrebno je kontrolirati veličinu pora i optimizirati vrstu jetkača. , jedan je spriječiti da promjer pora bude prevelik, što otežava održavanje kaše jednostranog premaza, a drugi je procijeniti utjecaj zaostalog sredstva za jetkanje na performanse jezgre baterije, kao što je cirkulacija, proizvodnja plina itd.
3 Nanošenje bakrene folije: ovo je jednako dvostranom bakrenju na plastičnu podlogu. Ovo ne samo da zadržava funkciju elektroničke vodljivosti kolektora struje, već također smanjuje težinu supstrata i poboljšava gustoću masene energije jezgre baterije. Međutim, tijekom proizvodnog procesa možete se suočiti s izazovima procesa kao što su hladno prešanje i zavarivanje jezičaca.
Kako se stopa penetracije novih energetskih vozila nastavlja povećavati, postojeći kapacitet proizvodnje bakrene folije postaje sve nedostatniji, a postoji i određeni jaz između ponude i potražnje. Očekuje se da će industrija bakrene folije postupno proširiti proizvodnju u budućnosti kako bi zadovoljila tržišnu potražnju za energetskim ćelijama.
Priprema elektrolitičke bakrene folije uglavnom se dijeli u tri koraka: otapanje bakra, sirova folija i površinska obrada. Proces otapanja bakra je miješanje bakrenog materijala i sumporne kiseline u spremniku za otapanje bakra, te reakcija za stvaranje otopine bakrenog sulfata. Formula kemijske reakcije je sljedeća:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Tijekom procesa otapanja bakra treba obratiti pozornost na kontrolu prašine u okolišu i stranih tvari u tekućini sirovine kako bi se spriječilo naknadno mrljanje na površini bakrene folije, što uzrokuje neravne mrlje. Ova situacija može biti zahvaćena glavom matrice tijekom premazivanja, uzrokujući lomljenje trake. Stoga bi u ovom koraku trebalo dodati korak filtracije kako bi se u potpunosti uklonile nečistoće u otopini.
Kao elektrolit se koristi otopina CuSO4 dobivena u procesu otapanja bakra, kao katoda se koristi titanski valjak velikog promjera, a kao anoda lučna ploča od legure olova. Kontrolom parametara elektrokemijskog procesa, ioni bakra u otopini će se taložiti na katodi i formirati kontinuirani sloj bakra. Kontinuiranom rotacijom katodnog valjka, nataložena bakrena folija će se kontinuirano ljuštiti u valjke kako bi se dobila sirova folija, kao što je prikazano na sljedećoj slici:
Bakrena folija ima hrapavu i glatku stranu. Glatka strana je u kontaktu s katodnim valjkom, a hrapava strana je u direktnom kontaktu s elektrolitom. SEM slika je sljedeća:
Budući da je bakar sklon oksidaciji, nakon dobivanja sirove folije potrebno ju je ohrapaviti i prekriti slojem barijere i slojem protiv oksidacije kako bi se olakšalo skladištenje i transport. Specifični dijagram procesa je sljedeći:
Zbog razlika u modelima ćelija i proizvodnim procesima različitih proizvođača, kao što su namotavanje i laminiranje, teško je da osnovni materijal bakar i aluminijska folija imaju jednu širinu koja je univerzalna za različite proizvođače, pa je potrebno podijeliti na poduzeća tijekom procesa rezanja. Potrebna određena širina.
