أساسيات رقائق النحاس في بطاريات أيون الليثيوم

واحدة من أهم المعادن على هذا الكوكب هي النحاس. بدونها ، لا يمكننا القيام بالأشياء التي نعتبرها أمراً مفروغاً منه مثل تشغيل الأضواء أو مشاهدة التلفزيون. النحاس هي الشرايين التي تجعل أجهزة الكمبيوتر وظيفة. لن نكون قادرين على السفر في السيارات دون النحاس. سوف تتوقف الاتصالات السلكية واللاسلكية. ولن تعمل بطاريات الليثيوم أيون على الإطلاق بدونها.

تستخدم بطاريات الليثيوم أيون المعادن مثل النحاس والألمنيوم لإنشاء شحنة كهربائية. تحتوي كل بطارية ليثيوم أيون على أنود الجرافيت ، وكاثود أكسيد المعادن ، ويستخدم الشوارد المحمية بواسطة فاصل. يؤدي شحن البطارية إلى تدفق أيونات الليثيوم عبر الشوارد وجمعها عند الأنود الجرافيت مع الإلكترونات المرسلة من خلال الاتصال. فصل البطارية يعيد البطارية إلى الوراء حيث جاءوا ويجبر الإلكترونات على الذهاب عبر الدائرة التي تخلق الكهرباء. سيتم استنفاد البطارية بمجرد أن تعود جميع أيونات الليثيوم والإلكترونات إلى الكاثود.

إذن ، ما هو الجزء الذي يلعبه النحاس مع بطاريات الليثيوم أيون؟ يتم دمج الجرافيت بالنحاس عند إنشاء الأنود. النحاس مقاوم للأكسدة ، وهي عملية كيميائية تضيع فيها إلكترونات عنصر واحد لعنصر آخر. هذا يسبب التآكل. يحدث الأكسدة عندما يتفاعل مادة كيميائية وأكسجين مع عنصر ، مثل كيفية ملامسة الحديد مع الماء والأكسجين يخلق الصدأ. النحاس محصن بشكل أساسي من التآكل.

احباط النحاسيستخدم في المقام الأول في بطاريات الليثيوم أيون لأنه لا توجد قيود على حجمها. يمكنك الحصول عليها طالما تريد ورقيقة كما تريد. النحاس بطبيعته هو جامع حالي قوي ، ولكنه يسمح أيضًا بتشتت كبير ومتساوي للتيار.

هناك نوعان من رقائق النحاس: مدفوقة و electrolytic. يتم استخدام رقائق النحاس المطول الأساسية لكل الحرف والتصاميم. يتم إنشاؤه من خلال عملية إدخال الحرارة أثناء الضغط عليها مع دبابيس متداولة. إن إنشاء رقائق النحاس الكهربائية هو أنه يمكن استخدامه في التكنولوجيا أكثر مشاركة قليلاً. يبدأ بحل النحاس عالي الجودة في الحمض. هذا يخلق بالكهرباء النحاسية التي يمكن إضافتها إلى النحاس من خلال عملية تسمى الطلاء الكهربائي. في هذه العملية ، يتم استخدام الكهرباء لإضافة المنحل بالكهرباء النحاسية إلى رقائق النحاس في الطبول الدوارة المشحونة كهربائياً.

احباط النحاس لا يخلو من عيوبها. رقائق النحاس يمكن أن تشوه. إذا حدث ذلك ، فيمكن أن يتأثر جمع الطاقة والتشتت بشكل كبير. والأكثر من ذلك هو أن رقائق النحاس يمكن أن تتأثر بمصادر خارجية مثل الإشارات الكهرومغناطيسية ، وطاقة الميكروويف ، والحرارة الشديدة. هذه العوامل يمكن أن تبطئ أو حتى تدمير قدرة احباط النحاس على العمل بشكل صحيح. القلويات والأحماض الأخرى يمكن أن تآكل فعالية احباط النحاس. هذا هو السبب في شركات مثلcivenتخلق المعادن مجموعة واسعة من منتجات رقائق النحاس.

لديهم رقائق النحاس محمية التي تحارب ضد الحرارة وأشكال أخرى من التدخل. أنها تجعل رقائق النحاس لمنتجات محددة مثل لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) ولوحات الدوائر المرنة (FCBS). وبطبيعة الحال يصنعون رقائق النحاس لبطاريات الليثيوم أيون.

أصبحت بطاريات الليثيوم أيون أكثر من المعيار ، خاصة مع السيارات لأنها تعمل محركات التعريفية مثل تلك التي تنتجها Tesla. تحتوي المحركات التعريفية على أجزاء متحركة أقل ولديها أداء أفضل. واعتبرت المحركات التعريفية غير قابلة للتصوير متطلبات للطاقة التي لم تكن متوفرة في ذلك الوقت. تمكنت تسلا من تحقيق ذلك مع خلايا بطارية الليثيوم أيون. تتكون كل خلية من بطاريات ليثيوم أيون فردية ، وكلها لها رقائق نحاسية.

وصل الطلب على رقائق النحاس إلى ارتفاعات كبيرة. حقق سوق نقاط النحاس أكثر من 7 مليارات دولار أمريكي في عام 2019 ، ومن المتوقع أن يحقق أكثر من 8 مليارات دولار أمريكي في عام 2026. ويرجع ذلك إلى التحولات في صناعة السيارات التي تعد بالتحول من محركات الاحتراق الداخلية إلى بطاريات الليثيوم أيون. ومع ذلك ، لن تكون السيارات هي الصناعة الوحيدة المتأثرة كأجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات الأخرى التي تستخدم أيضًا إحباط النحاس. هذا سيضمن فقط أن السعراحباط النحاسسوف تستمر في الارتفاع في العقد القادم.

تم براءة بطاريات الليثيوم أيون لأول مرة في عام 1976 ، وسيتم إنتاجها بشكل كبير في عام 1991. في السنوات التي تلت ذلك ، ستصبح بطاريات الليثيوم أيون أكثر شعبية وسيتم تحسينها بشكل كبير. نظرًا لاستخدامها في السيارات ، من الآمن القول أنهم سيجدون استخدامات أخرى في عالم قابل للاحتراق معتمد على الطاقة لأنها قابلة للشحن وأكثر كفاءة. بطاريات الليثيوم أيون هي مستقبل الطاقة ، لكنها لا شيء بدون رقائق النحاس.