リチウムイオン電池の銅箔の基礎

地球上で最も不可欠な金属の 1 つは銅です。これがなければ、電気をつける、テレビを見るなど、私たちが当たり前と思っていることができなくなります。銅はコンピューターを機能させる動脈です。銅がなければ私たちは車で旅行することはできません。電気通信は停止してしまうだろう。そして、リチウムイオン電池はそれなしではまったく機能しません。

リチウムイオン電池は、銅やアルミニウムなどの金属を使用して電荷を生成します。各リチウムイオン電池にはグラファイト陽極と金属酸化物陰極があり、セパレーターで保護された電解質が使用されています。バッテリーを充電すると、リチウムイオンが電解質を通って流れ、接続部を通って送られる電子とともにグラファイトアノードに集まります。バッテリーのプラグを抜くと、イオンが元の場所に戻り、電子が回路を通過して電気が発生します。すべてのリチウムイオンと電子がカソードに戻ると、バッテリーは消耗します。

では、銅はリチウムイオン電池においてどのような役割を果たしているのでしょうか?陽極を作成する際、グラファイトは銅と融合します。銅は、ある元素の電子が別の元素に失われる化学プロセスである酸化に対して耐性があります。腐食の原因となります。酸化は、鉄が水と酸素と接触すると錆が発生するように、化学物質と酸素が元素と相互作用するときに起こります。銅は基本的に腐食の影響を受けません。

銅箔サイズに制限がないため、主にリチウムイオン電池に使用されます。好きなだけ長く、好きなだけ薄くすることができます。銅はその性質上、強力な集電体ですが、電流を大きく均等に分散させることもできます。

銅箔には圧延銅箔と電解銅箔の2種類があります。あらゆる工芸品やデザインに使用される基本的な圧延銅箔です。めん棒で押しながら熱を加えるという工程を経て出来上がります。電解銅箔の作成には、もう少し複雑な技術が必要です。高品質の銅を酸に溶解することから始まります。これにより、電解めっきと呼ばれるプロセスを通じて銅に追加できる銅電解液が生成されます。このプロセスでは、電気を使用して、帯電した回転ドラム内の銅箔に銅電解液を添加します。

銅箔には欠点がないわけではありません。銅箔は反る可能性があります。そうなると、エネルギーの収集と分散に大きな影響が出る可能性があります。さらに、銅箔は電磁信号、マイクロ波エネルギー、極度の熱などの外部ソースの影響を受ける可能性があります。これらの要因により、銅箔の適切な機能が低下したり、機能が破壊されたりする可能性があります。アルカリやその他の酸は銅箔の効果を腐食させる可能性があります。このため、次のような企業は、シブン金属はさまざまな銅箔製品を生み出します。

熱や他の形態の干渉から守る銅箔でシールドされています。同社は、プリント基板 (PCB) やフレキシブル基板 (FCB) などの特定の製品用の銅箔を製造しています。当然、リチウムイオン電池用の銅箔も作っています。

リチウムイオン電池は、テスラが製造するような誘導モーターに電力を供給するため、特に自動車で一般的になってきています。誘導モーターは可動部品が少なく、性能が優れています。誘導モーターは、当時利用できなかった電力要件を考慮すると、入手不可能であると考えられていました。テスラは、リチウムイオン電池セルでこれを実現することができました。各セルは個別のリチウムイオン電池で構成されており、そのすべてに銅箔が付いています。

銅箔の需要はかなりの高さに達しています。銅箔市場は、2019年にアメリカで70億ドル以上の収益をあげ、2026年には80億ドル以上になると予想されています。これは、内燃機関からリチウムイオン電池への切り替えが見込まれている自動車産業の変化によるものです。ただし、コンピューターやその他の電子機器でも銅箔が使用されているため、影響を受けるのは自動車だけではありません。これにより、価格が保証されるだけです銅箔今後10年間も上昇し続けるだろう。

リチウムイオン電池は 1976 年に初めて特許を取得し、1991 年に商業的に量産されるようになりました。その後数年で、リチウムイオン電池はさらに普及し、大幅に改良されました。自動車での使用を考えると、充電可能で効率が高いため、可燃性エネルギーに依存する世界では他の用途も見つかると言っても過言ではありません。リチウムイオン電池はエネルギーの未来ですが、銅箔なしでは何の役にも立ちません。