बैटरी कॉपर फ़ॉइल के संबंध में, हम मुख्य रूप से कॉपर फ़ॉइल की भविष्य की विकास दिशा और उत्पादन प्रक्रिया के बारे में विस्तार से बताएंगे।
लिथियम-आयन बैटरियों में, सकारात्मक और नकारात्मक सक्रिय सामग्रियों को ध्रुव के टुकड़े बनाने के लिए सब्सट्रेट पर लेपित किया जाता है, और फिर बैटरी कोर बनाने के लिए घाव या स्टैक किया जाता है। यहां उपयोग की जाने वाली आधार सामग्री में मुख्य रूप से तांबे की पन्नी और एल्यूमीनियम पन्नी शामिल हैं। वर्तमान लिथियम बैटरी कैथोड एल्यूमीनियम फ़ॉइल है, और नकारात्मक इलेक्ट्रोड कॉपर फ़ॉइल है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च क्षमता वाले सकारात्मक इलेक्ट्रोड में तांबा आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है, और एल्यूमीनियम पन्नी की सतह पर घनी परत होती है। ऑक्साइड परत उच्च क्षमता पर अंदर एल्यूमीनियम की रक्षा करती है। यह लेख मुख्य रूप से नकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली कॉपर फ़ॉइल के बारे में बात करता है।
तांबे में उच्च यांत्रिक शक्ति और उत्कृष्ट विद्युत चालकता होती है। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सामग्री लगभग 0.01% है। यह अधिकतर प्रकृति में तांबे के अयस्क के रूप में मौजूद होता है। कॉपर फ़ॉइल को इसकी विभिन्न विनिर्माण विधियों के अनुसार इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर और रोल्ड कॉपर में विभाजित किया जा सकता है। रोल्ड कॉपर में अच्छी लचीलापन और उत्पादन में उच्च तकनीकी कठिनाई होती है। इसकी तैयारी के लिए कई प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है और लागत अधिक होती है। कुछ घरेलू उद्यम हैं। अच्छी तरह से उत्पादन करने के लिए इस विधि का उपयोग करने वाली कंपनियों में संयुक्त राज्य अमेरिका में ओलिन ब्रास, जापान की निप्पॉन माइनिंग और अन्य कंपनियां शामिल हैं।
वर्तमान में, बैटरी सेल कारखानों में उपयोग की जाने वाली अधिकांश तांबे की पन्नी इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित की जाती है। 1922 में, एडिसन ने निरंतर इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फ़ॉइल की विधि का आविष्कार किया और पेटेंट के लिए आवेदन किया। इसमें कैथोड के रूप में कॉपर सल्फेट इलेक्ट्रोलाइट में डूबे एक लगातार घूमने वाले धातु रोलर और एनोड के रूप में अघुलनशील धातु का उपयोग किया गया। इस पद्धति के जन्म से इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर उद्योग की शुरुआत हुई। 1937 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में एनाकोंडे कॉपर फैक्ट्री ने एडिसन के पेटेंट को उत्पादन अभ्यास में डाला और सफलतापूर्वक इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फ़ॉइल का उत्पादन किया। इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फ़ॉइल के विकास के पूरे इतिहास में, हम पा सकते हैं कि इसने हमेशा मुद्रित सर्किट बोर्डों की प्रवृत्ति का अनुसरण किया है। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में लिथियम-आयन बैटरियों के बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग के साथ, इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फ़ॉइल को एनोड के रूप में एक नए क्षेत्र में लाया गया है। वर्तमान संग्राहकों को, उनकी अच्छी विद्युत चालकता, कुचलने के प्रतिरोध और कम लागत के साथ, तेजी से बढ़ावा दिया गया है और बड़े पैमाने पर लागू किया गया है। अब नई ऊर्जा वाहनों, 5जी और ऊर्जा भंडारण के बड़े पैमाने पर प्रचार और अनुप्रयोग के साथ, इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फ़ॉइल की मांग में एक नया विस्फोट हुआ है।
सुरक्षा, चक्र प्रदर्शन आदि सुनिश्चित करते हुए बैटरी कोर के वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्व को यथासंभव बढ़ाने के लिए, बैटरी सेल के डिजाइनर को सीमित बैटरी कोर शेल में अधिक सक्रिय सामग्रियों को पैक करने की आवश्यकता होती है। मुझे लगता है कि नकारात्मक वर्तमान संग्राहक कॉपर फ़ॉइल भविष्य में निम्नलिखित दिशाओं में विकसित हो सकता है:
1. अल्ट्रा-थिन कॉपर फ़ॉइल: यह प्रवृत्ति अब स्पष्ट है, 8um से 6um तक, और अब 4.5um तक, जिसे कुछ निर्माता छोटे बैचों में पेश कर रहे हैं। शायद भविष्य में 4um से नीचे की तांबे की पन्नी को बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए बढ़ावा दिया जाएगा। यह फ़ंक्शन भी स्पष्ट है, जो कि बैटरी कोर की मात्रा और द्रव्यमान ऊर्जा घनत्व को जितना संभव हो सके बढ़ाना है, लेकिन यह तांबे की पन्नी के निर्माण और बैटरी कोर के कोटिंग नियंत्रण के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखता है। आखिरकार, तांबे की पन्नी जितनी पतली होगी, कोटिंग प्रक्रिया के दौरान पट्टी के टूटने का खतरा भी अधिक होगा।
2. छिद्रित तांबे की पन्नी: यानी, रासायनिक संक्षारण के माध्यम से, सब्सट्रेट के वजन को कम करने और बैटरी कोर के द्रव्यमान ऊर्जा घनत्व को बढ़ाने के लिए तांबे की पन्नी की सतह पर माइक्रोप्रोर्स बनाए जाते हैं। छिद्र के आकार को नियंत्रित करना और आदि के प्रकार को अनुकूलित करना आवश्यक है। , एक छिद्र व्यास को बहुत बड़ा होने से रोकना है, जिससे एक तरफा कोटिंग घोल को बनाए रखना मुश्किल हो जाता है, और दूसरा बैटरी कोर के प्रदर्शन पर अवशिष्ट आदि के प्रभाव का मूल्यांकन करना है, जैसे परिसंचरण, गैस उत्पादन , वगैरह।
3 तांबे की पन्नी का छिड़काव: यह प्लास्टिक सब्सट्रेट पर दो तरफा तांबे की परत चढ़ाने के बराबर है। यह न केवल वर्तमान कलेक्टर इलेक्ट्रॉनिक चालन के कार्य को बरकरार रखता है, बल्कि सब्सट्रेट के वजन को भी कम करता है और बैटरी कोर के द्रव्यमान ऊर्जा घनत्व में सुधार करता है। हालाँकि, विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान, आपको कोल्ड प्रेसिंग और टैब वेल्डिंग जैसी प्रक्रिया चुनौतियों का सामना करना पड़ सकता है।
जैसे-जैसे नई ऊर्जा वाहनों की प्रवेश दर बढ़ती जा रही है, मौजूदा कॉपर फ़ॉइल उत्पादन क्षमता लगातार अपर्याप्त होती जा रही है, और आपूर्ति और मांग के बीच एक निश्चित अंतर है। उम्मीद है कि पावर बैटरियों की बाजार मांग को पूरा करने के लिए कॉपर फ़ॉइल उद्योग भविष्य में धीरे-धीरे उत्पादन का विस्तार करेगा।
इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फ़ॉइल की तैयारी को मुख्य रूप से तीन चरणों में विभाजित किया गया है: कॉपर विघटन, कच्ची फ़ॉइल और सतह का उपचार। तांबे को घोलने की प्रक्रिया में तांबे को घोलने वाले टैंक में तांबे की सामग्री और सल्फ्यूरिक एसिड को मिलाना और कॉपर सल्फेट घोल उत्पन्न करने के लिए प्रतिक्रिया करना है। रासायनिक प्रतिक्रिया सूत्र इस प्रकार है:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
तांबे को घोलने की प्रक्रिया के दौरान, पर्यावरण में धूल और कच्चे माल के तरल में विदेशी पदार्थों के नियंत्रण पर ध्यान दिया जाना चाहिए ताकि बाद में तांबे की पन्नी की सतह पर दाग लगने से रोका जा सके, जिससे असमान धब्बे हो सकते हैं। यह स्थिति कोटिंग के दौरान डाई हेड पर फंस सकती है, जिससे पट्टी टूट सकती है। इसलिए, समाधान में अशुद्धियों को पूरी तरह से फ़िल्टर करने के लिए इस चरण में एक निस्पंदन चरण जोड़ा जाना चाहिए।
तांबे को घोलने की प्रक्रिया में प्राप्त CuSO4 घोल का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जाता है, एक बड़े व्यास वाले टाइटेनियम रोलर का उपयोग कैथोड के रूप में किया जाता है, और चाप के आकार की सीसा मिश्र धातु प्लेट का उपयोग एनोड के रूप में किया जाता है। इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया मापदंडों को नियंत्रित करके, समाधान में तांबे के आयन कैथोड पर अवक्षेपित होकर एक सतत तांबे की परत बनाएंगे। कैथोड रोलर के निरंतर घूर्णन के माध्यम से, कच्ची पन्नी प्राप्त करने के लिए जमा तांबे की पन्नी को लगातार रोल में छील दिया जाएगा।
