În ceea ce privește folia de cupru pentru baterie, vom explica în principal în detaliu direcția viitoare de dezvoltare și procesul de producție a foliei de cupru.
În bateriile litiu-ion, materialele active pozitive și negative sunt acoperite pe substrat pentru a forma bucăți poli, apoi înfășurate sau stivuite pentru a forma un miez de baterie. Materialele de bază folosite aici includ în principal folia de cupru și folia de aluminiu. Catodul actual al bateriei cu litiu este folie de aluminiu, iar electrodul negativ este folie de cupru. Acest lucru se datorează faptului că cuprul este ușor oxidat în electrodul pozitiv cu un potențial mai mare, iar suprafața foliei de aluminiu are un strat dens. Stratul de oxid protejează aluminiul din interior la potențiale ridicate. Acest articol vorbește în principal despre folia de cupru folosită în mod obișnuit pentru electrozii negativi.
Cuprul are o rezistență mecanică ridicată și o conductivitate electrică excelentă. Conținutul său în scoarța terestră este de aproximativ 0,01%. Există în mare parte sub formă de minereu de cupru în natură. Folia de cupru poate fi împărțită în cupru electrolitic și cupru laminat în funcție de diferitele sale metode de fabricație. Cuprul laminat are o ductilitate bună și o dificultate tehnică mare în producție. Pregătirea lui necesită multe procese și costul este ridicat. Există puține întreprinderi interne. Companiile care folosesc această metodă pentru a produce bine includ Olin Brass din Statele Unite, Nippon Mining din Japonia și alte companii.
În prezent, cea mai mare parte a foliei de cupru utilizate în fabricile de celule de baterii este produsă prin electroliză. În 1922, Edison a inventat metoda foliei de cupru electrolitic continuu și a cerut un brevet. A folosit o rolă de metal cu rotație continuă, imersată în electrolit de sulfat de cupru ca catod și metal insolubil ca anod. Nașterea acestei metode a marcat începutul industriei cuprului electrolitic. În 1937, fabrica de cupru Anaconde din Statele Unite a pus în practică brevetul lui Edison și a produs cu succes folie de cupru electrolitic. De-a lungul istoriei dezvoltării foliei de cupru electrolitic, putem constata că aceasta a urmat întotdeauna tendința plăcilor cu circuite imprimate. Odată cu aplicarea pe scară largă a bateriilor litiu-ion în electronicele de larg consum, folia electrolitică de cupru a fost adusă într-un nou domeniu ca anod. Colectoarele de curent, cu o conductivitate electrică bună, rezistență la strivire și costuri reduse, au fost promovate rapid și aplicate pe scară largă. Acum, odată cu promovarea și aplicarea pe scară largă a vehiculelor cu energie noi, 5G și stocarea energiei, cererea de folie de cupru electrolitic a arătat o nouă explozie.
Pentru a crește cât mai mult posibil densitatea de energie volumetrică a miezului bateriei, asigurând în același timp siguranța, performanța ciclului etc., proiectantul celulei bateriei trebuie să împacheteze mai multe materiale active în carcasa limitată a miezului bateriei. Cred că folia de cupru a colectorului de curent negativ se poate dezvolta în următoarele direcții în viitor:
1. Folie de cupru ultra-subțire: Această tendință este acum evidentă, de la 8um la 6um, iar acum la 4,5um, pe care unii producători o introduc în loturi mici. Poate că folia de cupru sub 4um va fi promovată la producția de masă în viitor. Această funcție este, de asemenea, evidentă, care este de a crește cât mai mult posibil volumul și densitatea de energie în masă a miezului bateriei, dar aceasta impune cerințe mai mari pentru fabricarea foliei de cupru și controlul acoperirii miezului bateriei. La urma urmei, cu cât folia de cupru este mai subțire, Riscul de rupere a benzii în timpul procesului de acoperire este, de asemenea, mai mare.
2. Folie de cupru perforată: adică prin coroziune chimică, se creează micropori pe suprafața foliei de cupru pentru a reduce greutatea substratului și a crește densitatea de energie în masă a miezului bateriei. Este necesar să se controleze dimensiunea porilor și să se optimizeze tipul de gravant. , unul este de a preveni ca diametrul porilor să fie prea mare, ceea ce face dificilă menținerea unui șlam de acoperire cu o singură față, iar cealaltă este de a evalua impactul gravantului rezidual asupra performanței miezului bateriei, cum ar fi circulația, producția de gaz. , etc.
3 Pulverizarea foliei de cupru: Aceasta este echivalentă cu placarea cu cupru pe două fețe pe un substrat de plastic. Acest lucru nu numai că păstrează funcția de conducere electronică a colectorului de curent, dar reduce și greutatea substratului și îmbunătățește densitatea de energie în masă a miezului bateriei. Cu toate acestea, în timpul procesului de fabricație, vă puteți confrunta cu provocări ale procesului, cum ar fi presarea la rece și sudarea cu filet.
Pe măsură ce rata de penetrare a vehiculelor cu energie noi continuă să crească, capacitatea existentă de producție a foliei de cupru devine din ce în ce mai insuficientă și există un anumit decalaj între cerere și ofertă. Este de așteptat ca industria foliilor de cupru să extindă treptat producția în viitor pentru a satisface cererea pieței de baterii de putere.
Pregătirea foliei de cupru electrolitic este împărțită în principal în trei etape: dizolvarea cuprului, folie brută și tratarea suprafeței. Procesul de dizolvare a cuprului este de a amesteca material de cupru și acid sulfuric într-un rezervor de dizolvare de cupru și de a reacționa pentru a genera soluție de sulfat de cupru. Formula reacției chimice este următoarea:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
În timpul procesului de dizolvare a cuprului, trebuie acordată atenție controlului prafului din mediul înconjurător și al materiilor străine din lichidul de materie primă pentru a preveni pătarea ulterioară pe suprafața foliei de cupru, cauzând pete neuniforme. Această situație poate fi prinsă pe capul matriței în timpul acoperirii, provocând ruperea benzii. Prin urmare, în această etapă trebuie adăugată o etapă de filtrare pentru a filtra complet impuritățile din soluție.
Soluția de CuSO4 obținută în procesul de dizolvare a cuprului este utilizată ca electrolit, o rolă de titan cu diametru mare este folosită ca catod, iar placa de aliaj de plumb în formă de arc este folosită ca anod. Prin controlul parametrilor procesului electrochimic, ionii de cupru din soluție vor precipita la catod pentru a forma un strat continuu de cupru. Prin rotația continuă a rolei catodice, folia de cupru depusă va fi desprinsă continuu în role pentru a obține folie brută.
