По отношение на медното фолио за батерии, ние основно ще обясним подробно бъдещата посока на развитие и производствения процес на медно фолио.
В литиево-йонните батерии положителните и отрицателните активни материали са покрити върху субстрата, за да образуват полюсни части, и след това се навиват или подреждат, за да образуват ядро на батерията. Основните материали, използвани тук, включват основно медно фолио и алуминиево фолио. Текущият катод на литиевата батерия е алуминиево фолио, а отрицателният електрод е медно фолио. Това е така, защото медта лесно се окислява в положителния електрод с по-висок потенциал, а повърхността на алуминиевото фолио има плътен слой. Оксидният слой предпазва алуминия отвътре при високи потенциали. Тази статия говори главно за често използваното медно фолио за отрицателни електроди.
Медта има висока механична якост и отлична електропроводимост. Съдържанието му в земната кора е около 0,01%. В природата съществува предимно под формата на медна руда. Медното фолио може да бъде разделено на електролитна мед и валцована мед според различните методи на производство. Валцуваната мед има добра пластичност и висока техническа трудност при производството. Приготвянето му изисква много процеси и цената е висока. Малко са местните предприятия. Компаниите, които използват този метод за добро производство, включват Olin Brass в Съединените щати, японската Nippon Mining и други компании.
Понастоящем по-голямата част от медното фолио, използвано във фабриките за акумулаторни клетки, се произвежда чрез електролиза. През 1922 г. Едисон изобретява метода на непрекъснато електролитно медно фолио и кандидатства за патент. Той използва непрекъснато въртяща се метална ролка, потопена в електролит от меден сулфат като катод и неразтворим метал като анод. Раждането на този метод бележи началото на производството на електролитна мед. Първи стъпки. През 1937 г. медната фабрика Anaconde в Съединените щати въвежда патента на Едисон в производствената практика и успешно произвежда електролитно медно фолио. През цялата история на развитие на електролитното медно фолио можем да открием, че то винаги е следвало тенденцията на печатните платки. С широкомащабното приложение на литиево-йонни батерии в потребителската електроника, електролитното медно фолио е въведено в нова област като анод. Токоприемниците, с тяхната добра електрическа проводимост, устойчивост на смачкване и ниска цена, бяха бързо насърчавани и прилагани в голям мащаб. Сега с широкомащабното популяризиране и прилагане на нови енергийни превозни средства, 5G и съхранение на енергия, търсенето на електролитно медно фолио показа нова експлозия.
За да се увеличи максимално обемната енергийна плътност на ядрото на батерията, като същевременно се гарантира безопасност, производителност на цикъла и т.н., дизайнерът на клетката на батерията трябва да опакова повече активни материали в ограничената обвивка на ядрото на батерията. Мисля, че като медно фолио за отрицателен токов колектор може да се развие в следните посоки в бъдеще:
1. Ултратънко медно фолио: Тази тенденция вече е очевидна, от 8um до 6um, а сега до 4,5um, което някои производители въвеждат в малки партиди. Може би медно фолио под 4um ще бъде насърчавано в масово производство в бъдеще. Тази функция също е очевидна, което е да се увеличи максимално обемната и масовата енергийна плътност на ядрото на батерията, но това поставя по-високи изисквания за производството на медно фолио и контрола на покритието на ядрото на батерията. В крайна сметка, колкото по-тънко е медното фолио, толкова по-висок е и рискът от счупване на лентата по време на процеса на нанасяне на покритие.
2. Перфорирано медно фолио: чрез химическа корозия се създават микропори на повърхността на медното фолио, за да се намали теглото на субстрата и да се увеличи масовата енергийна плътност на ядрото на батерията. Необходимо е да се контролира размера на порите и да се оптимизира вида на офорта. , единият е да се предотврати твърде голям диаметър на порите, което затруднява поддържането на суспензия с едностранно покритие, а другият е да се оцени въздействието на остатъчния ецващ препарат върху работата на ядрото на батерията, като циркулация, производство на газ и т.н.
3 Пръскане на медно фолио: Това е еквивалентно на двустранно медно покритие върху пластмасов субстрат. Това не само запазва функцията на електронен проводник на токоприемника, но също така намалява теглото на субстрата и подобрява масовата енергийна плътност на ядрото на батерията. По време на производствения процес обаче може да се сблъскате с предизвикателства на процеса като студено пресоване и заваряване на пластини.
Тъй като степента на навлизане на нови енергийни превозни средства продължава да се увеличава, съществуващият капацитет за производство на медно фолио става все по-недостатъчен и съществува известна разлика между търсенето и предлагането. Очаква се индустрията за медно фолио постепенно да разшири производството в бъдеще, за да отговори на пазарното търсене на захранващи клетки.
Приготвянето на електролитно медно фолио се разделя главно на три стъпки: разтваряне на мед, сурово фолио и повърхностна обработка. Процесът на разтваряне на медта е смесване на меден материал и сярна киселина в резервоар за разтваряне на мед и реакция за генериране на разтвор на меден сулфат. Формулата на химичната реакция е следната:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
По време на процеса на разтваряне на медта трябва да се обърне внимание на контрола на праха в околната среда и чуждите вещества в течността на суровината, за да се предотврати последващо оцветяване на повърхността на медното фолио, причиняващо неравномерни петна. Тази ситуация може да бъде уловена върху главата на матрицата по време на нанасяне на покритие, причинявайки счупване на лентата. Следователно в тази стъпка трябва да се добави стъпка на филтриране, за да се филтрират напълно примесите в разтвора.
Разтворът на CuSO4, получен в процеса на разтваряне на мед, се използва като електролит, титанов валяк с голям диаметър се използва като катод, а дъговидната плоча от оловна сплав се използва като анод. Чрез контролиране на параметрите на електрохимичния процес, медните йони в разтвора ще се утаят на катода, за да образуват непрекъснат меден слой. Чрез непрекъснатото въртене на катодната ролка, отложеното медно фолио ще бъде непрекъснато отлепено на ролки, за да се получи необработено фолио, както е показано на следната фигура:
Медното фолио има грапава и гладка страна. Гладката страна е в контакт с катодната ролка, а грапавата страна е в пряк контакт с електролита. Картината на SEM е следната:
Тъй като медта е склонна към окисление, след получаване на суровото фолио, то трябва да бъде грапаво и покрито с бариерен слой и антиокислителен слой, за да се улесни съхранението и транспортирането. Конкретната диаграма на процеса е както следва:
Поради разликите в моделите на клетките и производствените процеси на различните производители, като навиване и ламиниране, е трудно основният материал мед и алуминиево фолио да имат една ширина, която да е универсална за различните производители, така че е необходимо да се нарязва на предприятия по време на процеса на рязане. Необходимата специфична ширина.
