Što se tiče bakarne baterije, uglavnom ćemo detaljno objasniti budući smjer razvoja i proces proizvodnje bakarne folije.
U litijum-jonskim baterijama, pozitivni i negativni aktivni materijali se oblažu na podlogu kako bi se formirali polovi, a zatim se namotaju ili slažu kako bi se formiralo jezgro baterije. Osnovni materijali koji se ovdje koriste uglavnom uključuju bakrenu foliju i aluminijsku foliju. Trenutna katoda litijumske baterije je aluminijumska 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 gust sloj. Oksidni sloj štiti aluminijum iznutra pri visokim potencijalima. Ovaj članak uglavnom govori o najčešće korištenoj bakrenoj foliji za negativne elektrode.
Bakar ima visoku mehaničku čvrstoću i odličnu električnu provodljivost. Njegov sadržaj u zemljinoj kori iznosi oko 0.01%. U prirodi se uglavnom nalazi u obliku rude bakra. Bakarna folija se može podijeliti na elektrolitski bakar i valjani bakar prema različitim načinima proizvodnje. Valjani bakar ima dobru duktilnost i visoke tehničke poteškoće u proizvodnji. Njegova priprema zahtijeva mnogo procesa, a cijena je visoka. Malo je domaćih preduzeća. Kompanije koje koriste ovu metodu za dobru proizvodnju uključuju Olin Brass u Sjedinjenim Državama, japanski Nippon Mining i druge kompanije.
Trenutno se većina bakrene folije koja se koristi u tvornicama baterija proizvodi elektrolizom. Godine 1922. Edison je izumio metodu kontinuirane elektrolitičke bakarne folije i prijavio se za patent. Koristio je kontinuirano rotirajući metalni valjak uronjen u elektrolit bakar sulfata kao katodu i nerastvorljivi metal kao anodu. Rođenje ove metode označilo je početak industrije elektrolitičkog bakra. Godine 1937. Fabrika bakra Anaconde u Sjedinjenim Državama uvela je Edisonov patent u proizvodnu praksu i uspješno proizvela elektrolitičku bakrenu foliju. Kroz istoriju razvoja elektrolitičke bakrene folije možemo utvrditi da je ona oduvek pratila trend štampanih ploča. Uz veliku primjenu litijum-jonskih baterija u potrošačkoj elektronici, elektrolitička bakrena folija je uvedena u novo polje kao anoda. Strujni kolektori, sa svojom dobrom električnom provodljivošću, otpornošću na gnječenje i niskom cijenom, brzo su promovirani i primijenjeni u velikim razmjerima. Sada sa velikom promocijom i primjenom novih energetskih vozila, 5G i skladištenja energije, potražnja za elektrolitičkom bakrenom folijom pokazala je novu eksploziju.
Kako bi se povećala zapreminska gustoća energije jezgre baterije što je više moguće, istovremeno osiguravajući sigurnost, performanse ciklusa, itd., dizajner baterijske ćelije treba upakovati više aktivnih materijala u ograničenu školjku jezgra baterije. Mislim da bi se bakarna folija kolektora negativne struje mogla razvijati u sljedećim smjerovima u budućnosti:
1. Ultra tanka bakrena folija: Ovaj trend je sada očigledan, od 8um do 6um, a sada i do 4,5um, koju neki proizvođači uvode u malim serijama. Možda će bakarna folija ispod 4um biti promovisana u masovnu proizvodnju u budućnosti. Ova funkcija je također očigledna, a to je povećanje volumne i masene gustine energije jezgre baterije što je više moguće, ali to postavlja veće zahtjeve za proizvodnju bakarne folije i kontrolu prevlake jezgre baterije. Uostalom, što je bakarna folija tanja, rizik od lomljenja trake tokom procesa premazivanja je takođe veći.
2. Perforirana bakarna folija: to jest, hemijskom korozijom, mikropore se stvaraju na površini bakarne folije kako bi se smanjila težina podloge i povećala gustina masene energije jezgra baterije. Potrebno je kontrolirati veličinu pora i optimizirati vrstu nagrizanja. , jedan je spriječiti da promjer pora bude prevelik, što otežava održavanje suspenzije jednostranog premaza, a drugi je procijeniti utjecaj zaostalog nagrizanja na performanse jezgre baterije, kao što je cirkulacija, proizvodnja plina , itd.
3 Prskanje bakrene folije: Ovo je ekvivalentno dvostranom bakrenom nanosu na plastičnu podlogu. Ovo ne samo da zadržava funkciju elektronske provodljivosti kolektora struje, već i smanjuje težinu podloge i poboljšava gustinu mase energije jezgre baterije. Međutim, tokom procesa proizvodnje, možete se suočiti s procesnim izazovima kao što su hladno prešanje i zavarivanje jezičaka.
Kako stopa prodora novih energetskih vozila nastavlja da raste, postojeći kapacitet proizvodnje bakarne folije postaje sve nedovoljan, a postoji i određeni jaz između ponude i potražnje. Očekuje se da će industrija bakarne folije postepeno širiti proizvodnju u budućnosti kako bi zadovoljila potražnju tržišta za električnim baterijama.
Priprema elektrolitičke bakarne folije uglavnom je podijeljena u tri koraka: otapanje bakra, sirova folija i površinska obrada. Proces rastvaranja bakra je mešanje bakarnog materijala i sumporne kiseline u rezervoaru za otapanje bakra i reakcija da bi se stvorio rastvor bakar sulfata. Formula hemijske reakcije je sljedeća:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Tokom procesa rastvaranja bakra, treba obratiti pažnju na kontrolu prašine u okolini i stranih materija u tečnosti sirovine kako bi se sprečilo naknadno mrlje na površini bakarne folije, uzrokujući neravne mrlje. Ova situacija se može uhvatiti za glavu kalupa tokom nanošenja premaza, uzrokujući lomljenje trake. Stoga, u ovom koraku treba dodati korak filtracije kako bi se u potpunosti filtrirale nečistoće u otopini.
Kao elektrolit koristi se rastvor CuSO4 dobijen u procesu rastvaranja bakra, kao katoda se koristi titanijumski valjak velikog prečnika, a kao anoda se koristi ploča od legure olova u obliku luka. Kontrolom parametara elektrohemijskog procesa, ioni bakra u rastvoru će se taložiti na katodi i formirati kontinuirani sloj bakra. Kroz kontinuiranu rotaciju katodnog valjka, nanesena bakarna folija će se kontinuirano ljuštiti u rolne kako bi se dobila sirova folija.
