リチウムイオン電池の銅箔の基礎

地球上で最も重要な金属の 1 つは銅です。それがなければ、電気をつけたり、テレビを見たりといった、当たり前の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。銅がなければ車で移動することはできません。電気通信は完全に停止します。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はグラファイト アノード、金属酸化物カソードを持ち、セパレーターで保護された電解質を使用します。バッテリーを充電すると、リチウム イオンが電解液を流れ、接続を介して送られた電子と共にグラファイト 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でどのような役割を果たしているのでしょうか?グラファイトは、アノードを作成するときに銅と融合されます。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、鉄が水や酸素と接触して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発生します。銅は本質的に腐食に耐性があります。

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。

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銅箔には、圧延と電解の2種類があります。あらゆる工芸品やデザインに使われる基本的な圧延銅箔です。めん棒で押さえつけながら熱を加えてつくります。技術的に使える電解銅箔を作るのは、もう少し手間がかかります。高品質の銅を酸に溶かす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質が作成されます。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。

銅箔に欠陥がないわけではありません。銅箔が反ることがあります。その場合、エネルギーの収集と分散に大きな影響が及ぶ可能性があります。さらに、銅箔は電磁信号、マイクロ波エネルギー、極端な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、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、銅箔の効果を損なう可能性があります。これが、次のような企業の理由です。シベン金属は多種多様な銅箔製品を生み出します。

それらは、熱やその他の形態の干渉と戦うシールド銅箔を持っています。プリント回路基板(PCB)やフレキシブル回路基板(FCB)などの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作っています。

リチウムイオン電池は、テスラが生産するような誘導モーターに電力を供給するため、特に自動車では標準になりつつあります。誘導電動機は可動部分が少なく、性能が優れています。誘導電動機は、当時利用できなかった電力要件を考えると、入手できないと考えられていました。テスラは、リチウム イオン バッテリー セルでこれを実現することができました。各セルは個々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。

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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 年に米国で 70 億ドル以上の収益を上げ、2026 年には米国で 80 億ドルを超えると予想されています。ただし、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ため、影響を受ける業界は自動車だけではありません。これは、銅箔今後10年間で上昇し続けるでしょう。

リチウム イオン電池は 1976 年に最初に特許を取得し、1991 年に商業的に大量生産されました。その後、リチウム イオン電池はより普及し、大幅に改良されました。自動車での使用を考えると、再充電可能でより効率的であるため、可燃性エネルギーに依存する世界で他の用途が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、銅箔なしには何もありません。


投稿時間: 2022 年 8 月 25 日