Attiecībā uz akumulatora vara foliju mēs galvenokārt detalizēti izskaidrosim turpmāko vara folijas attīstības virzienu un ražošanas procesu.
Litija jonu akumulatoros pozitīvie un negatīvie aktīvie materiāli tiek pārklāti uz pamatnes, veidojot polu gabalus, un pēc tam uztīti vai sakrauti, lai izveidotu akumulatora kodolu. Šeit izmantotie pamatmateriāli galvenokārt ietver vara foliju un alumīnija foliju. Pašreizējais litija akumulatora katods ir alumīnija folija, un negatīvais elektrods ir vara folija. Tas ir tāpēc, ka varš viegli oksidējas pozitīvajā elektrodā ar lielāku potenciālu, un alumīnija folijas virsmai ir blīvs slānis. Oksīda slānis aizsargā alumīniju iekšpusē ar augstu potenciālu. Šajā rakstā galvenokārt tiek runāts par parasti izmantoto vara foliju negatīviem elektrodiem.
Vara ir augsta mehāniskā izturība un lieliska elektrovadītspēja. Tā saturs zemes garozā ir aptuveni 0,01%. Dabā tas galvenokārt pastāv vara rūdas veidā. Vara foliju var iedalīt elektrolītiskajā varā un velmētajā varā atbilstoši tās dažādajām ražošanas metodēm. Velmētam vara ir laba elastība un augstas tehniskās grūtības ražošanā. Tās sagatavošana prasa daudzus procesus, un izmaksas ir augstas. Vietējo uzņēmumu ir maz. Uzņēmumi, kas izmanto šo metodi, lai labi ražotu, ir Olin Brass Amerikas Savienotajās Valstīs, Japānas Nippon Mining un citi uzņēmumi.
Pašlaik lielāko daļu vara folijas, ko izmanto akumulatoru elementu rūpnīcās, ražo elektrolīzes ceļā. 1922. gadā Edisons izgudroja nepārtrauktas elektrolītiskās vara folijas metodi un iesniedza pieteikumu patentam. Tas izmantoja nepārtraukti rotējošu metāla veltni, kas iegremdēts vara sulfāta elektrolītā kā katodu un nešķīstošu metālu kā anodu. Šīs metodes rašanās iezīmēja elektrolītiskā vara rūpniecības sākumu. Sāc. 1937. gadā Anaconde Copper Factory ASV ieviesa Edisona patentu ražošanas praksē un veiksmīgi ražoja elektrolītisko vara foliju. Visā elektrolītiskā vara folijas attīstības vēsturē mēs varam konstatēt, ka tā vienmēr ir sekojusi iespiedshēmu plates tendencēm. Plaši izmantojot litija jonu akumulatorus plaša patēriņa elektronikā, elektrolītiskā vara folija ir kļuvusi par anodu jaunā jomā. Strāvas kolektori ar to labo elektrovadītspēju, izturību pret saspiešanu un zemām izmaksām ir strauji popularizēti un pielietoti plašā mērogā. Tagad, plašā mērogā popularizējot un pielietojot jaunus enerģijas transportlīdzekļus, 5G un enerģijas uzkrāšanu, pieprasījums pēc elektrolītiskā vara folijas ir parādījis jaunu sprādzienu.
Lai pēc iespējas palielinātu akumulatora kodola tilpuma enerģijas blīvumu, vienlaikus nodrošinot drošību, cikla veiktspēju utt., akumulatora elementa izstrādātājam ir jāiepako aktīvāki materiāli ierobežotā akumulatora kodola apvalkā. Es domāju, ka negatīvās strāvas kolektora vara folija nākotnē var attīstīties šādos virzienos:
1. Īpaši plāna vara folija: šī tendence tagad ir acīmredzama, no 8 um līdz 6 um un tagad līdz 4, 5 um, ko daži ražotāji ievieš mazās partijās. Iespējams, ka vara folija, kuras biezums ir mazāks par 4 um, nākotnē tiks virzīta uz masveida ražošanu. Acīmredzama ir arī šī funkcija, proti, pēc iespējas palielināt akumulatora kodola tilpumu un masas enerģijas blīvumu, taču tas izvirza augstākas prasības vara folijas ražošanai un akumulatora serdes pārklājuma kontrolei. Galu galā, jo plānāka ir vara folija, jo lielāks ir arī sloksnes lūzuma risks pārklāšanas procesā.
2. Perforēta vara folija: tas ir, izmantojot ķīmisko koroziju, uz vara folijas virsmas tiek izveidotas mikroporas, lai samazinātu pamatnes svaru un palielinātu akumulatora kodola masas enerģijas blīvumu. Ir nepieciešams kontrolēt poru izmēru un optimizēt kodinātāja veidu. , viens ir novērst to, ka poru diametrs ir pārāk liels, apgrūtinot vienpusējas pārklājuma suspensijas uzturēšanu, un otrs ir novērtēt atlikušā kodinātāja ietekmi uz akumulatora kodola darbību, piemēram, cirkulāciju, gāzes ražošanu. utt.
3 Vara folijas izsmidzināšana: tas ir līdzvērtīgs abpusējai vara pārklājumam uz plastmasas pamatnes. Tas ne tikai saglabā strāvas kolektora elektroniskās vadīšanas funkciju, bet arī samazina substrāta svaru un uzlabo akumulatora kodola masas enerģijas blīvumu. Tomēr ražošanas procesā jūs varat saskarties ar procesa izaicinājumiem, piemēram, aukstā presēšana un cilnes metināšana.
Tā kā jaunu enerģijas transportlīdzekļu izplatības līmenis turpina pieaugt, esošā vara folijas ražošanas jauda kļūst arvien nepietiekama, un pastāv zināma plaisa starp piedāvājumu un pieprasījumu. Paredzams, ka vara folijas rūpniecība nākotnē pakāpeniski paplašinās ražošanu, lai apmierinātu tirgus pieprasījumu pēc enerģijas elementiem.
Elektrolītiskā vara folijas sagatavošana galvenokārt ir sadalīta trīs posmos: vara šķīdināšana, neapstrādāta folija un virsmas apstrāde. Vara šķīdināšanas process ir vara materiāla un sērskābes samaisīšana vara šķīdināšanas tvertnē un reaģējot, veidojot vara sulfāta šķīdumu. Ķīmiskās reakcijas formula ir šāda:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Vara šķīdināšanas procesā uzmanība jāpievērš putekļu kontrolei vidē un svešķermeņu kontrolei izejmateriāla šķidrumā, lai novērstu turpmāku traipu veidošanos uz vara folijas virsmas, radot nevienmērīgus plankumus. Pārklāšanas laikā šī situācija var tikt aizķerta uz matricas galvas, izraisot sloksnes lūzumu. Tāpēc šajā posmā ir jāpievieno filtrēšanas posms, lai pilnībā izfiltrētu šķīdumā esošos piemaisījumus.
Vara šķīdināšanas procesā iegūto CuSO4 šķīdumu izmanto kā elektrolītu, kā katodu izmanto liela diametra titāna veltni, bet kā anodu izmanto loka formas svina sakausējuma plāksni. Kontrolējot elektroķīmiskā procesa parametrus, vara joni šķīdumā nogulsnēs pie katoda, veidojot nepārtrauktu vara slāni. Nepārtraukti griežot katoda veltni, nogulsnētā vara folija tiks nepārtraukti nolobīta ruļļos, lai iegūtu neapstrādātu foliju, kā parādīts nākamajā attēlā:
Vara folijai ir raupja puse un gluda puse. Gludā puse ir saskarē ar katoda veltni, un raupja puse ir tiešā saskarē ar elektrolītu. SEM attēls ir šāds:
Tā kā varš ir pakļauts oksidācijai, pēc neapstrādātas folijas iegūšanas tas ir jāraupina un jāpārklāj ar barjeras slāni un antioksidācijas slāni, lai atvieglotu uzglabāšanu un transportēšanu. Konkrētā procesa diagramma ir šāda:
Tā kā dažādu ražotāju šūnu modeļi un ražošanas procesi, piemēram, tinums un laminēšana, atšķiras, bāzes materiālam varam un alumīnija folijai ir grūti iegūt vienu platumu, kas ir universāls dažādiem ražotājiem, tāpēc ir nepieciešams iegriezt uzņēmumus. griešanas procesa laikā. Nepieciešamais konkrētais platums.
