地球上で最も重要な金属の一つは銅です。銅がなければ、私たちは当たり前のように電気をつけたりテレビを見たりといったことをすることができません。銅はコンピューターを動かす動脈です。銅がなければ車に乗ることも、通信も完全に停止してしまうでしょう。そして、リチウムイオン電池も銅がなければ全く機能しません。
リチウムイオン電池は、銅やアルミニウムなどの金属を用いて電荷を発生させます。各リチウムイオン電池は、グラファイト製の陽極と金属酸化物製の陰極を備え、セパレーターで保護された電解質を使用しています。電池を充電すると、リチウムイオンが電解質を通過し、接続部を通して送られてきた電子とともにグラファイト製の陽極に集まります。電池を抜くと、リチウムイオンは元の場所に戻り、電子は回路を通って電気を発生させます。すべてのリチウムイオンと電子が陰極に戻ると、電池は消耗します。
では、リチウムイオン電池において銅はどのような役割を果たすのでしょうか？ 負極を作る際に、グラファイトと銅が融合します。銅は酸化に対して耐性があります。酸化とは、ある元素の電子が別の元素に奪われる化学反応で、腐食を引き起こします。酸化は、化学物質と酸素が元素と反応することで起こります。例えば、鉄が水と酸素と接触すると錆が発生します。銅は基本的に腐食しません。
銅箔銅は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ています。好きなだけ長く、好きなだけ薄くすることができます。銅は本質的に強力な集電体であるだけでなく、電流を広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。基本的な圧延銅箔は、あらゆる工芸品やデザインに使用されます。これは、麺棒で押し付けながら熱を加える工程で作られます。一方、テクノロジー分野で使用可能な電解銅箔の製造は、もう少し複雑です。まず、高品質の銅を酸で溶解します。こうして生成された銅電解質は、電解めっきと呼ばれる工程で銅に添加されます。この工程では、電気を流して回転するドラム内で銅電解質を銅箔に添加します。
銅箔にも欠点がないわけではありません。銅箔は反りが生じる可能性があり、反るとエネルギーの収集と分散に大きな影響が出ます。さらに、銅箔は電磁信号、マイクロ波エネルギー、高熱といった外部要因の影響を受けます。これらの要因は銅箔の正常な機能を損なうだけでなく、破壊に繋がることもあります。アルカリやその他の酸は銅箔の性能を腐食させる可能性があります。そのため、以下のような企業が銅箔の性能向上に取り組んでいます。シヴェン金属からさまざまな銅箔製品が作られます。
熱やその他の干渉に強いシールド銅箔を製造しています。プリント基板（PCB）やフレキシブル基板（FCB）といった特定製品向けの銅箔を製造しています。もちろん、リチウムイオン電池用の銅箔も製造しています。
リチウムイオン電池は、特に自動車において、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ことから、ますます標準となりつつあります。誘導モーターは可動部品が少なく、性能に優れています。当時は電力要件が厳しく、誘導モーターは実現不可能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によってこれを実現しました。各セルは個別のリチウムイオン電池で構成されており、すべての電池に銅箔が使用されています。
銅箔の需要は著しく高まっています。銅箔市場は2019年に70億ドル以上の売上を上げ、2026年には80億ドルを超えると予想されています。これは、自動車産業が内燃機関からリチウムイオン電池への移行を進めていることによるものです。しかし、影響を受けるのは自動車産業だけではありません。コンピューターやその他の電子機器にも銅箔が使用されているからです。このことは、銅箔の価格が上昇する要因となるでしょう。銅箔今後10年間も増加し続けるでしょう。
リチウムイオン電池は1976年に初めて特許を取得し、1991年には商業的に大量生産されました。その後数年間で、リチウムイオン電池は普及が進み、大幅な改良が行われました。自動車への利用を考えると、充電可能で効率性が高いことから、可燃性エネルギーに依存する世界では、他の用途も見出されることは間違いないでしょう。リチウムイオン電池はエネルギーの未来ですが、銅箔がなければ何の役にも立ちません。
投稿日時: 2022年8月25日