اصول اولیه فویل مس در باتری‌های لیتیوم یونی

یکی از ضروری‌ترین فلزات روی کره زمین، مس است. بدون آن، ما قادر به انجام کارهایی که بدیهی می‌دانیم مانند روشن کردن چراغ یا تماشای تلویزیون نیستیم. مس شریان‌هایی است که کامپیوترها را به کار می‌اندازد. بدون مس نمی‌توانیم با ماشین سفر کنیم. ارتباطات از کار می‌افتند. و باتری‌های لیتیوم-یونی بدون آن اصلاً کار نمی‌کنند.

باتری‌های لیتیوم-یونی از فلزاتی مانند مس و آلومینیوم برای ایجاد بار الکتریکی استفاده می‌کنند. هر باتری لیتیوم-یونی دارای یک آند گرافیتی، یک کاتد اکسید فلزی و یک الکترولیت است که توسط یک جداکننده محافظت می‌شود. شارژ باتری باعث می‌شود یون‌های لیتیوم از طریق الکترولیت‌ها جریان پیدا کنند و در آند گرافیتی به همراه الکترون‌هایی که از طریق اتصال ارسال می‌شوند، جمع شوند. جدا کردن باتری، یون‌ها را به جایی که آمده‌اند برمی‌گرداند و الکترون‌ها را مجبور می‌کند تا از طریق مدار عبور کنند و برق ایجاد کنند. باتری به محض اینکه تمام یون‌های لیتیوم و الکترون‌ها به کاتد بازگردند، تخلیه می‌شود.

بنابراین، مس چه نقشی در باتری‌های لیتیوم-یونی ایفا می‌کند؟ گرافیت هنگام ایجاد آند با مس ترکیب می‌شود. مس در برابر اکسیداسیون مقاوم است، که یک فرآیند شیمیایی است که در آن الکترون‌های یک عنصر به عنصر دیگر منتقل می‌شوند. این امر باعث خوردگی می‌شود. اکسیداسیون زمانی اتفاق می‌افتد که یک ماده شیمیایی و اکسیژن با یک عنصر تعامل داشته باشند، مانند تماس آهن با آب و اکسیژن که باعث زنگ‌زدگی می‌شود. مس اساساً در برابر خوردگی مقاوم است.

فویل مسدر درجه اول در باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده می‌شود زیرا هیچ محدودیتی در اندازه آن وجود ندارد. می‌توانید آن را تا هر اندازه که می‌خواهید بلند و نازک داشته باشید. مس ذاتاً یک جمع‌کننده جریان قدرتمند است، اما همچنین امکان پراکندگی عالی و مساوی جریان را فراهم می‌کند.

دو نوع فویل مسی وجود دارد: نوردی و الکترولیتی. فویل مسی نوردی اولیه برای هر کاردستی و طراحی استفاده می‌شود. این فویل از طریق فرآیندی با اعمال حرارت و فشار دادن آن با وردنه ایجاد می‌شود. ساخت فویل مسی الکترولیتی که می‌تواند در فناوری مورد استفاده قرار گیرد، کمی پیچیده‌تر است. این کار با حل کردن مس با کیفیت بالا در اسید شروع می‌شود. این کار یک الکترولیت مسی ایجاد می‌کند که می‌تواند از طریق فرآیندی به نام آبکاری الکترولیتی به مس اضافه شود. در این فرآیند، از برق برای اضافه کردن الکترولیت مس به فویل مسی در درام‌های چرخان با بار الکتریکی استفاده می‌شود.

فویل مس بدون نقص نیست. فویل مس می‌تواند تاب بردارد. اگر این اتفاق بیفتد، جمع‌آوری و پراکندگی انرژی می‌تواند به شدت تحت تأثیر قرار گیرد. نکته دیگر این است که فویل مس می‌تواند تحت تأثیر منابع خارجی مانند سیگنال‌های الکترومغناطیسی، انرژی مایکروویو و گرمای شدید قرار گیرد. این عوامل می‌توانند توانایی فویل مس را برای عملکرد صحیح کند یا حتی از بین ببرند. قلیاها و سایر اسیدها می‌توانند اثربخشی فویل مس را از بین ببرند. به همین دلیل است که شرکت‌هایی مانندسیونفلزات طیف گسترده‌ای از محصولات فویل مس را ایجاد می‌کنند.

آنها فویل مسی محافظی دارند که در برابر گرما و سایر اشکال تداخل مقاومت می‌کند. آنها فویل مسی را برای محصولات خاصی مانند بردهای مدار چاپی (PCB) و بردهای مدار انعطاف‌پذیر (FCB) تولید می‌کنند. طبیعتاً آنها فویل مسی را برای باتری‌های لیتیوم-یونی نیز تولید می‌کنند.

باتری‌های لیتیوم-یونی به خصوص در خودروها که موتورهای القایی مانند خودروهای تسلا را تغذیه می‌کنند، به امری عادی تبدیل شده‌اند. موتورهای القایی قطعات متحرک کمتری دارند و عملکرد بهتری دارند. موتورهای القایی با توجه به نیازهای انرژی که در آن زمان در دسترس نبودند، غیرقابل دستیابی تلقی می‌شدند. تسلا توانست این امر را با سلول‌های باتری لیتیوم-یونی خود محقق کند. هر سلول از باتری‌های لیتیوم-یونی جداگانه تشکیل شده است که همگی دارای فویل مسی هستند.

تقاضا برای فویل مس به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. بازار فویل مس در سال ۲۰۱۹ بیش از ۷ میلیارد دلار در آمریکا درآمد داشته و پیش‌بینی می‌شود در سال ۲۰۲۶ به بیش از ۸ میلیارد دلار در آمریکا برسد. این به دلیل تغییراتی در صنعت خودرو است که نوید تغییر از موتورهای احتراق داخلی به باتری‌های لیتیوم-یونی را می‌دهد. با این حال، خودروها تنها صنعتی نخواهند بود که تحت تأثیر قرار می‌گیرند، زیرا کامپیوترها و سایر لوازم الکترونیکی نیز از فویل مس استفاده می‌کنند. این امر تنها تضمین می‌کند که قیمت ...فویل مسدر دهه آینده همچنان افزایش خواهد یافت.

باتری‌های لیتیوم-یونی اولین بار در سال ۱۹۷۶ ثبت اختراع شدند و در سال ۱۹۹۱ به تولید انبوه تجاری رسیدند. در سال‌های پس از آن، باتری‌های لیتیوم-یونی محبوب‌تر شدند و به طور قابل توجهی بهبود یافتند. با توجه به کاربرد آنها در خودروها، می‌توان با اطمینان گفت که در دنیایی که به انرژی قابل احتراق وابسته است، کاربردهای دیگری پیدا خواهند کرد، زیرا قابل شارژ و کارآمدتر هستند. باتری‌های لیتیوم-یونی آینده انرژی هستند، اما بدون فویل مسی هیچ نیستند.