Что касается аккумуляторной медной фольги, мы в основном подробно объясним будущее направление развития и процесс производства медной фольги.
В литий-ионных батареях положительные и отрицательные активные материалы наносятся на подложку, образуя полюсные наконечники, а затем наматываются или складываются друг на друга, образуя сердечник батареи. Основные материалы, используемые здесь, в основном включают медную фольгу и алюминиевую фольгу. В настоящее время катод литиевой батареи представляет собой алюминиевую фольгу, а отрицательный электрод — медную фольгу. Это связано с тем, что медь легко окисляется в положительном электроде с более высоким потенциалом, а поверхность алюминиевой фольги имеет плотный слой. Оксидный слой защищает алюминий внутри при высоких потенциалах. В этой статье в основном говорится о широко используемой медной фольге для отрицательных электродов.
Медь обладает высокой механической прочностью и отличной электропроводностью. Его содержание в земной коре составляет около 0,01%. В природе он преимущественно существует в виде медной руды. Медную фольгу можно разделить на электролитическую медь и катаную медь в зависимости от различных методов производства. Медный прокат обладает хорошей пластичностью и высокой технической сложностью производства. Его приготовление требует множества процессов, а стоимость высока. Отечественных предприятий немного. Компании, которые используют этот метод для добычи полезных ископаемых, включают Olin Brass в США, японскую Nippon Mining и другие компании.
В настоящее время большая часть медной фольги, используемой на заводах по производству аккумуляторных элементов, производится электролизом. В 1922 году Эдисон изобрел метод непрерывной электролитической медной фольги и подал заявку на патент. В нем использовался непрерывно вращающийся металлический валик, погруженный в электролит из сульфата меди в качестве катода и нерастворимый металл в качестве анода. Рождение этого метода положило начало электролитической медной промышленности. Начать. В 1937 году медный завод Анаконде в США внедрил патент Эдисона в производственную практику и успешно начал производить электролитическую медную фольгу. На протяжении всей истории развития электролитической медной фольги мы можем обнаружить, что она всегда следовала тенденциям печатных плат. С широкомасштабным применением литий-ионных аккумуляторов в бытовой электронике электролитическая медная фольга нашла новое применение в качестве анода. Токоприемники, благодаря их хорошей электропроводности, стойкости к разрушению и низкой стоимости, получили быстрое распространение и широкое применение. Теперь, с широкомасштабным продвижением и применением новых энергетических транспортных средств, 5G и накопителей энергии, спрос на электролитическую медную фольгу продемонстрировал новый взрывной рост.
Чтобы максимально увеличить объемную плотность энергии сердечника батареи, обеспечивая при этом безопасность, циклическую производительность и т. д., разработчику аккумуляторного элемента необходимо упаковать больше активных материалов в ограниченную оболочку сердечника батареи. Я думаю, что медная фольга коллектора отрицательного тока в будущем может развиваться в следующих направлениях:
1. Ультратонкая медная фольга. Сейчас эта тенденция очевидна: толщина от 8 мкм до 6 мкм, а теперь и до 4,5 мкм, которую некоторые производители выпускают небольшими партиями. Возможно, в будущем медная фольга толщиной менее 4 мкм будет переведена в массовое производство. Эта функция также очевидна, заключающаяся в максимальном увеличении объемной и массовой плотности энергии сердечника батареи, но это выдвигает более высокие требования к изготовлению медной фольги и контролю покрытия сердечника батареи. Ведь чем тоньше медная фольга, тем выше риск обрыва полосы в процессе нанесения покрытия.
2. Перфорированная медная фольга: то есть в результате химической коррозии на поверхности медной фольги создаются микропоры для уменьшения веса подложки и увеличения массовой плотности энергии сердечника батареи. Необходимо контролировать размер пор и оптимизировать тип травителя. Во-первых, предотвратить слишком большой диаметр пор, что затрудняет поддержание суспензии одностороннего покрытия, а во-вторых, оценить влияние остаточного травителя на характеристики сердечника батареи, такие как циркуляция, выделение газа. , и т. д.
3 Напыление медной фольги: это эквивалентно двустороннему меднению пластиковой подложки. Это не только сохраняет функцию токосъемника электронной проводимости, но также уменьшает вес подложки и улучшает массовую плотность энергии сердечника батареи. Однако в процессе производства вы можете столкнуться с технологическими проблемами, такими как холодное прессование и сварка выступов.
Поскольку уровень проникновения новых энергетических транспортных средств продолжает расти, существующие мощности по производству медной фольги становятся все более недостаточными, и существует определенный разрыв между спросом и предложением. Ожидается, что индустрия медной фольги будет постепенно расширять производство в будущем, чтобы удовлетворить рыночный спрос на силовые элементы.
Приготовление электролитической медной фольги в основном делится на три этапа: растворение меди, необработанная фольга и обработка поверхности. Процесс растворения меди заключается в смешивании медного материала и серной кислоты в резервуаре для растворения меди и реакции с образованием раствора сульфата меди. Формула химической реакции выглядит следующим образом:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
В процессе растворения меди следует уделять внимание контролю пыли в окружающей среде и посторонних веществ в жидком сырье, чтобы предотвратить последующее появление пятен на поверхности медной фольги, вызывающих неравномерность пятен. Эта ситуация может попасть в фильерную головку во время нанесения покрытия, что приведет к поломке полосы. Поэтому на этом этапе следует добавить этап фильтрации, чтобы полностью отфильтровать примеси в растворе.
В качестве электролита используется раствор CuSO4, полученный в процессе растворения меди, в качестве катода – титановый валик большого диаметра, а в качестве анода – дугообразная пластина из свинцового сплава. Контролируя параметры электрохимического процесса, ионы меди в растворе будут осаждаться на катоде, образуя сплошной слой меди. Благодаря непрерывному вращению катодного вала осажденная медная фольга будет непрерывно сниматься в рулоны для получения необработанной фольги, как показано на следующем рисунке:
Медная фольга имеет шероховатую и гладкую сторону. Гладкая сторона контактирует с катодным валиком, а шероховатая сторона непосредственно контактирует с электролитом. Картина СЭМ следующая:
Поскольку медь склонна к окислению, после получения фольги-сырца ее необходимо придать шероховатость и покрыть барьерным слоем и антиокислительным слоем для облегчения хранения и транспортировки. Конкретная схема процесса выглядит следующим образом:
Из-за различий в моделях ячеек и производственных процессах разных производителей, таких как намотка и ламинирование, медной и алюминиевой фольге из основного материала сложно иметь одну ширину, универсальную для разных производителей, поэтому ее приходится резать на предприятиях. в процессе резки. Требуемая конкретная ширина.
