Pel que fa a la làmina de coure de la bateria, explicarem principalment en detall la direcció de desenvolupament futur i el procés de producció de la làmina de coure.
A les bateries d'ions de liti, els materials actius positius i negatius estan recoberts al substrat per formar peces polars i després s'enrotllen o s'apilen per formar un nucli de bateria. Els materials bàsics utilitzats aquí inclouen principalment paper de coure i paper d'alumini. El càtode actual de la bateria de liti és paper d'alumini i l'elèctrode negatiu és paper de coure. Això es deu al fet que el coure s'oxida fàcilment a l'elèctrode positiu amb un potencial més alt i la superfície del paper d'alumini té una capa densa. La capa d'òxid protegeix l'alumini a l'interior a alts potencials. Aquest article parla principalment de la làmina de coure que s'utilitza habitualment per als elèctrodes negatius.
El coure té una alta resistència mecànica i una excel·lent conductivitat elèctrica. El seu contingut a l'escorça terrestre és d'uns 0,01%. Existeix principalment en forma de mineral de coure a la natura. La làmina de coure es pot dividir en coure electrolític i coure laminat segons els seus diferents mètodes de fabricació. El coure laminat té una bona ductilitat i una alta dificultat tècnica en la producció. La seva preparació requereix molts processos i el cost és elevat. Hi ha poques empreses nacionals. Les empreses que utilitzen aquest mètode per produir bé inclouen Olin Brass als Estats Units, Nippon Mining del Japó i altres empreses.
Actualment, la major part de la làmina de coure utilitzada a les fàbriques de cèl·lules de bateries es produeix per electròlisi. El 1922, Edison va inventar el mètode de la làmina de coure electrolítica contínua i va sol·licitar una patent. Va utilitzar un corró metàl·lic de rotació contínua immers en electròlit de sulfat de coure com a càtode i metall insoluble com a ànode. El naixement d'aquest mètode va marcar l'inici de la indústria del coure electrolític. Començar. El 1937, la fàbrica de coure Anaconde als Estats Units va posar en pràctica la patent d'Edison i va produir amb èxit una làmina de coure electrolític. Al llarg de la història del desenvolupament de la làmina de coure electrolític, podem trobar que sempre ha seguit la tendència de les plaques de circuit imprès. Amb l'aplicació a gran escala de bateries d'ions de liti a l'electrònica de consum, la làmina de coure electrolític s'ha introduït en un nou camp com a ànode. Els col·lectors de corrent, amb la seva bona conductivitat elèctrica, resistència a l'aixafament i baix cost, s'han impulsat i aplicat ràpidament a gran escala. Ara, amb la promoció i aplicació a gran escala de vehicles d'energia nova, 5G i emmagatzematge d'energia, la demanda de làmines de coure electrolític ha mostrat una nova explosió.
Per augmentar la densitat d'energia volumètrica del nucli de la bateria tant com sigui possible, alhora que garanteix la seguretat, el rendiment del cicle, etc., el dissenyador de la cèl·lula de la bateria ha d'empaquetar materials més actius a la carcassa limitada del nucli de la bateria. Crec que la làmina de coure del col·lector de corrent negatiu pot desenvolupar-se en les següents direccions en el futur:
1. Làmina de coure ultrafina: aquesta tendència és ara òbvia, de 8um a 6um, i ara a 4,5um, que alguns fabricants estan introduint en petits lots. Potser la làmina de coure per sota de 4um serà promoguda a la producció en massa en el futur. Aquesta funció també és òbvia, que és augmentar el volum i la densitat d'energia massiva del nucli de la bateria tant com sigui possible, però això planteja requisits més elevats per a la fabricació de làmines de coure i el control del recobriment del nucli de la bateria. Després de tot, com més prima sigui la làmina de coure, el risc de trencament de la cinta durant el procés de recobriment també és més gran.
2. Làmina de coure perforada: és a dir, a través de la corrosió química, es creen microporus a la superfície de la làmina de coure per reduir el pes del substrat i augmentar la densitat d'energia massiva del nucli de la bateria. Cal controlar la mida dels porus i optimitzar el tipus de gravat. , un és evitar que el diàmetre dels porus sigui massa gran, cosa que dificulta mantenir un purí de recobriment d'una sola cara, i l'altre és avaluar l'impacte del gravat residual en el rendiment del nucli de la bateria, com ara la circulació, la producció de gas. , etc.
3 Polvorització de làmina de coure: equival a un revestiment de coure a doble cara sobre un substrat de plàstic. Això no només manté la funció de conducció electrònica del col·lector de corrent, sinó que també redueix el pes del substrat i millora la densitat d'energia massiva del nucli de la bateria. No obstant això, durant el procés de fabricació, podeu enfrontar-vos a reptes de procés com ara la premsa en fred i la soldadura de pestanyes.
A mesura que la taxa de penetració de vehicles d'energia nova continua augmentant, la capacitat de producció de làmines de coure existent és cada cop més insuficient i hi ha una certa bretxa entre l'oferta i la demanda. S'espera que la indústria de làmines de coure ampliarà gradualment la producció en el futur per satisfer la demanda del mercat de cèl·lules d'energia.
La preparació de la làmina de coure electrolític es divideix principalment en tres passos: dissolució de coure, làmina en brut i tractament superficial. El procés de dissolució del coure és barrejar material de coure i àcid sulfúric en un dipòsit de dissolució de coure i reaccionar per generar una solució de sulfat de coure. La fórmula de la reacció química és la següent:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Durant el procés de dissolució del coure, s'ha de parar atenció al control de la pols a l'entorn i de les matèries estranyes en el líquid de la matèria primera per evitar que es taqui posteriorment la superfície de la làmina de coure, provocant taques desiguals. Aquesta situació pot quedar atrapada al capçal de la matriu durant el recobriment, provocant el trencament de la cinta. Per tant, s'ha d'afegir un pas de filtració en aquest pas per filtrar completament les impureses de la solució.
La solució de CuSO4 obtinguda en el procés de dissolució del coure s'utilitza com a electròlit, s'utilitza un corró de titani de gran diàmetre com a càtode i la placa d'aliatge de plom en forma d'arc s'utilitza com a ànode. En controlar els paràmetres del procés electroquímic, els ions de coure de la solució precipitaran al càtode per formar una capa de coure contínua. Mitjançant la rotació contínua del corró catòdic, la làmina de coure dipositada s'eliminarà contínuament en rotlles per obtenir una làmina en brut, tal com es mostra a la figura següent:
La làmina de coure té un costat aspre i un costat llis. El costat llis està en contacte amb el corró de càtode i el costat rugós està en contacte directe amb l'electròlit. La imatge SEM és la següent:
Atès que el coure és propens a l'oxidació, després d'obtenir la làmina crua, s'ha d'endur i xapar amb una capa barrera i una capa antioxidació per facilitar l'emmagatzematge i el transport. El diagrama de procés específic és el següent:
A causa de les diferències en els models de cèl·lules i els processos de producció de diferents fabricants, com ara bobinatge i laminació, és difícil que el material de base de coure i paper d'alumini tingui una amplada universal per a diferents fabricants, per la qual cosa és necessari tallar en empreses. durant el procés de tall. L'amplada específica requerida.
