Per quanto riguarda il foglio di rame per batterie, spiegheremo principalmente in dettaglio la futura direzione di sviluppo e il processo di produzione del foglio di rame.
Nelle batterie agli ioni di litio, i materiali attivi positivi e negativi vengono rivestiti sul substrato per formare espansioni polari, quindi avvolti o impilati per formare il nucleo della batteria. I materiali di base utilizzati qui includono principalmente fogli di rame e fogli di alluminio. L'attuale catodo della batteria al litio è un foglio di alluminio e l'elettrodo negativo è un foglio di rame. Questo perché il rame si ossida facilmente nell'elettrodo positivo con un potenziale più elevato e la superficie del foglio di alluminio ha uno strato denso. Lo strato di ossido protegge l'alluminio interno ad alti potenziali. Questo articolo parla principalmente del foglio di rame comunemente usato per gli elettrodi negativi.
Il rame ha un'elevata resistenza meccanica e un'eccellente conduttività elettrica. Il suo contenuto nella crosta terrestre è di circa 0,01%. In natura esiste principalmente sotto forma di minerale di rame. Il foglio di rame può essere suddiviso in rame elettrolitico e rame laminato in base ai diversi metodi di produzione. Il rame laminato ha una buona duttilità e un'elevata difficoltà tecnica nella produzione. La sua preparazione richiede molti processi e il costo è elevato. Ci sono poche imprese nazionali. Le aziende che utilizzano questo metodo per produrre bene includono Olin Brass negli Stati Uniti, la giapponese Nippon Mining e altre società.
Attualmente, la maggior parte del foglio di rame utilizzato nelle fabbriche di celle batteria è prodotto mediante elettrolisi. Nel 1922 Edison inventò il metodo del foglio di rame elettrolitico continuo e fece domanda per un brevetto. Utilizzava un rullo metallico a rotazione continua immerso nell'elettrolita di solfato di rame come catodo e metallo insolubile come anodo. La nascita di questo metodo segnò l'inizio dell'industria del rame elettrolitico. Iniziare. Nel 1937, la Anaconde Copper Factory negli Stati Uniti mise in pratica il brevetto di Edison e produsse con successo un foglio di rame elettrolitico. Nel corso della storia dello sviluppo del foglio di rame elettrolitico, possiamo scoprire che ha sempre seguito la tendenza dei circuiti stampati. Con l'applicazione su larga scala delle batterie agli ioni di litio nell'elettronica di consumo, il foglio di rame elettrolitico è stato introdotto in un nuovo campo come anodo. Gli attuali collettori, dotati di buona conduttività elettrica, resistenza allo schiacciamento e basso costo, sono stati rapidamente promossi e applicati su larga scala. Ora, con la promozione e l’applicazione su larga scala di nuovi veicoli energetici, del 5G e dello stoccaggio dell’energia, la domanda di fogli di rame elettrolitico ha mostrato una nuova esplosione.
Per aumentare il più possibile la densità energetica volumetrica del nucleo della batteria, garantendo al contempo sicurezza, prestazioni del ciclo, ecc., il progettista della cella della batteria deve inserire più materiali attivi nell'involucro limitato del nucleo della batteria. Penso che il foglio di rame del collettore di corrente negativa possa svilupparsi nelle seguenti direzioni in futuro:
1. Foglio di rame ultrasottile: questa tendenza è ormai evidente, da 8um a 6um, e ora a 4,5um, che alcuni produttori stanno introducendo in piccoli lotti. Forse in futuro il foglio di rame inferiore a 4um verrà promosso alla produzione di massa. Anche questa funzione è ovvia, ovvero aumentare il più possibile il volume e la densità energetica di massa del nucleo della batteria, ma ciò impone requisiti più elevati per la produzione di fogli di rame e il controllo del rivestimento del nucleo della batteria. Dopotutto, quanto più sottile è la lamina di rame, tanto maggiore è anche il rischio di rottura della lamina durante il processo di rivestimento.
2. Lamina di rame perforata: ovvero, attraverso la corrosione chimica, si creano micropori sulla superficie della lamina di rame per ridurre il peso del substrato e aumentare la densità energetica di massa del nucleo della batteria. È necessario controllare la dimensione dei pori e ottimizzare il tipo di mordenzante. , uno è evitare che il diametro dei pori sia troppo grande, rendendo difficile il mantenimento di un impasto liquido di rivestimento su un solo lato, e l'altro è valutare l'impatto del mordenzante residuo sulle prestazioni del nucleo della batteria, come circolazione, produzione di gas , eccetera.
3 Spruzzatura di un foglio di rame: equivale alla placcatura in rame su entrambi i lati su un substrato di plastica. Ciò non solo mantiene la funzione di conduzione elettronica del collettore di corrente, ma riduce anche il peso del substrato e migliora la densità energetica di massa del nucleo della batteria. Tuttavia, durante il processo di produzione, potresti dover affrontare sfide di processo come la pressatura a freddo e la saldatura delle linguette.
Poiché il tasso di penetrazione dei veicoli a nuova energia continua ad aumentare, l’attuale capacità di produzione di fogli di rame sta diventando sempre più insufficiente e vi è un certo divario tra domanda e offerta. Si prevede che in futuro l’industria del foglio di rame espanderà gradualmente la produzione per soddisfare la domanda del mercato di celle elettriche.
La preparazione del foglio di rame elettrolitico è principalmente suddivisa in tre fasi: dissoluzione del rame, foglio grezzo e trattamento superficiale. Il processo di dissoluzione del rame consiste nel mescolare materiale di rame e acido solforico in un serbatoio di dissoluzione del rame e reagire per generare una soluzione di solfato di rame. La formula della reazione chimica è la seguente:
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Durante il processo di dissoluzione del rame, è necessario prestare attenzione al controllo della polvere nell'ambiente e dei corpi estranei nel liquido della materia prima per evitare successive macchie sulla superficie della lamina di rame, causando macchie irregolari. Questa situazione potrebbe rimanere impigliata nella testa della filiera durante il rivestimento, causando la rottura della striscia. Pertanto, in questa fase è necessario aggiungere una fase di filtrazione per filtrare completamente le impurità nella soluzione.
La soluzione CuSO4 ottenuta nel processo di dissoluzione del rame viene utilizzata come elettrolita, un rullo di titanio di grande diametro viene utilizzato come catodo e la piastra in lega di piombo a forma di arco viene utilizzata come anodo. Controllando i parametri del processo elettrochimico, gli ioni rame nella soluzione precipiteranno sul catodo per formare uno strato di rame continuo. Attraverso la rotazione continua del rullo catodico, il foglio di rame depositato verrà continuamente staccato in rotoli per ottenere un foglio grezzo, come mostrato nella figura seguente:
La lamina di rame ha un lato ruvido e un lato liscio. Il lato liscio è a contatto con il rullo catodico e il lato ruvido è a diretto contatto con l'elettrolita. L'immagine SEM è la seguente:
Poiché il rame è soggetto a ossidazione, dopo aver ottenuto la lamina grezza, deve essere irruvidito e placcato con uno strato barriera e uno strato antiossidante per facilitare lo stoccaggio e il trasporto. Lo schema del processo specifico è il seguente:
A causa delle differenze nei modelli di celle e nei processi di produzione dei diversi produttori, come l'avvolgimento e la laminazione, è difficile che il materiale di base, il rame e il foglio di alluminio, abbia una larghezza universale per diversi produttori, quindi è necessario dividere in aziende durante il processo di taglio. La larghezza specifica richiesta.
