Ένα από τα πιο απαραίτητα μέταλλα στον πλανήτη είναι ο χαλκός. Χωρίς αυτόν, δεν μπορούμε να κάνουμε πράγματα που θεωρούμε δεδομένα, όπως το να ανάβουμε τα φώτα ή να βλέπουμε τηλεόραση. Ο χαλκός είναι οι αρτηρίες που κάνουν τους υπολογιστές να λειτουργούν. Δεν θα μπορούσαμε να ταξιδεύουμε με αυτοκίνητα χωρίς χαλκό. Οι τηλεπικοινωνίες θα σταματούσαν άψογες. Και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν θα λειτουργούσαν καθόλου χωρίς αυτόν.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν μέταλλα όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο για να δημιουργήσουν ηλεκτρικό φορτίο. Κάθε μπαταρία ιόντων λιθίου διαθέτει άνοδο γραφίτη, κάθοδο οξειδίου μετάλλου και χρησιμοποιεί ηλεκτρολύτες που προστατεύονται από έναν διαχωριστή. Η φόρτιση της μπαταρίας προκαλεί τη ροή ιόντων λιθίου μέσω των ηλεκτρολυτών και τη συλλογή τους στην άνοδο γραφίτη μαζί με ηλεκτρόνια που αποστέλλονται μέσω της σύνδεσης. Η αποσύνδεση της μπαταρίας στέλνει τα ιόντα πίσω από εκεί που ήρθαν και αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να περάσουν από το κύκλωμα δημιουργώντας ηλεκτρισμό. Η μπαταρία θα εξαντληθεί μόλις όλα τα ιόντα λιθίου και τα ηλεκτρόνια επιστρέψουν στην κάθοδο.
Ποιος είναι, λοιπόν, ο ρόλος του χαλκού στις μπαταρίες ιόντων λιθίου; Ο γραφίτης συντήκεται με χαλκό κατά τη δημιουργία της ανόδου. Ο χαλκός είναι ανθεκτικός στην οξείδωση, η οποία είναι μια χημική διαδικασία όπου τα ηλεκτρόνια ενός στοιχείου χάνονται προς ένα άλλο στοιχείο. Αυτό προκαλεί διάβρωση. Η οξείδωση συμβαίνει όταν μια χημική ουσία και το οξυγόνο αλληλεπιδρούν με ένα στοιχείο, όπως ο σίδηρος που έρχεται σε επαφή με νερό και οξυγόνο δημιουργεί σκουριά. Ο χαλκός είναι ουσιαστικά άτρωτος στη διάβρωση.
Φύλλο χαλκούΧρησιμοποιείται κυρίως σε μπαταρίες ιόντων λιθίου επειδή δεν υπάρχουν περιορισμοί στο μέγεθός τους. Μπορείτε να τους έχετε όσο μήκος θέλετε και όσο λεπτό θέλετε. Ο χαλκός είναι από τη φύση του ένας ισχυρός συλλέκτης ρεύματος, αλλά επιτρέπει επίσης μεγάλη και ισότιμη διασπορά ρεύματος.
Υπάρχουν δύο τύποι φύλλου χαλκού: το τυλιγμένο και το ηλεκτρολυτικό. Το βασικό φύλλο χαλκού σε τυλιγμένο κύλινδρο χρησιμοποιείται για κάθε χειροτεχνία και σχέδιο. Δημιουργείται μέσω μιας διαδικασίας εισαγωγής θερμότητας ενώ πιέζεται προς τα κάτω με πλάστες. Η δημιουργία ηλεκτρολυτικού φύλλου χαλκού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην τεχνολογία είναι λίγο πιο περίπλοκη. Ξεκινά με τη διάλυση χαλκού υψηλής ποιότητας σε οξύ. Αυτό δημιουργεί έναν ηλεκτρολύτη χαλκού που μπορεί να προστεθεί στον χαλκό μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση. Σε αυτή τη διαδικασία, χρησιμοποιείται ηλεκτρική ενέργεια για την προσθήκη του ηλεκτρολύτη χαλκού στο φύλλο χαλκού σε ηλεκτρικά φορτισμένα περιστρεφόμενα τύμπανα.
Το φύλλο χαλκού δεν είναι χωρίς ελαττώματα. Το φύλλο χαλκού μπορεί να παραμορφωθεί. Εάν συμβεί αυτό, τότε η συλλογή και η διασπορά ενέργειας μπορεί να επηρεαστεί σημαντικά. Επιπλέον, το φύλλο χαλκού μπορεί να επηρεαστεί από εξωτερικές πηγές, όπως ηλεκτρομαγνητικά σήματα, ενέργεια μικροκυμάτων και υπερβολική θερμότητα. Αυτοί οι παράγοντες μπορούν να επιβραδύνουν ή ακόμα και να καταστρέψουν την ικανότητα του φύλλου χαλκού να λειτουργεί σωστά. Τα αλκάλια και άλλα οξέα μπορούν να διαβρώσουν την αποτελεσματικότητα του φύλλου χαλκού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο εταιρείες όπως ηΠΟΛΙΤΗΣΤα μέταλλα δημιουργούν μια μεγάλη ποικιλία προϊόντων από φύλλο χαλκού.
Διαθέτουν θωρακισμένο φύλλο χαλκού που καταπολεμά τη θερμότητα και άλλες μορφές παρεμβολών. Κατασκευάζουν φύλλο χαλκού για συγκεκριμένα προϊόντα, όπως πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) και εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων (FCB). Φυσικά, κατασκευάζουν φύλλο χαλκού για μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου γίνονται ολοένα και πιο συνηθισμένες, ειδικά στα αυτοκίνητα, καθώς τροφοδοτούν κινητήρες επαγωγής όπως αυτούς που παράγει η Tesla. Οι κινητήρες επαγωγής έχουν λιγότερα κινούμενα μέρη και έχουν καλύτερη απόδοση. Οι κινητήρες επαγωγής θεωρούνταν μη διαθέσιμοι, δεδομένων των απαιτήσεων ισχύος που δεν ήταν διαθέσιμες εκείνη την εποχή. Η Tesla κατάφερε να το πετύχει αυτό με τα στοιχεία των μπαταριών ιόντων λιθίου. Κάθε στοιχείο αποτελείται από μεμονωμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες έχουν όλες φύλλο χαλκού.
Η ζήτηση για φύλλο χαλκού έχει φτάσει σε σημαντικά ύψη. Η αγορά φύλλου χαλκού απέφερε πάνω από 7 δισεκατομμύρια δολάρια στις ΗΠΑ το 2019 και αναμένεται να αποφέρει πάνω από 8 δισεκατομμύρια δολάρια στις ΗΠΑ το 2026. Αυτό οφείλεται σε αλλαγές στην αυτοκινητοβιομηχανία που υπόσχονται τη μετάβαση από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης στις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ωστόσο, τα αυτοκίνητα δεν θα είναι η μόνη βιομηχανία που θα επηρεαστεί, καθώς οι υπολογιστές και άλλα ηλεκτρονικά χρησιμοποιούν επίσης φύλλο χαλκού. Αυτό θα διασφαλίσει μόνο ότι η τιμή γιαφύλλο χαλκούθα συνεχίσει να αυξάνεται την επόμενη δεκαετία.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου κατοχυρώθηκαν για πρώτη φορά με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1976 και άρχισαν να παράγονται μαζικά το 1991. Στα χρόνια που ακολούθησαν, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έγιναν πιο δημοφιλείς και βελτιώθηκαν σημαντικά. Δεδομένης της χρήσης τους στα αυτοκίνητα, είναι ασφαλές να πούμε ότι θα βρουν και άλλες χρήσεις σε έναν κόσμο που εξαρτάται από την εύφλεκτη ενέργεια, καθώς είναι επαναφορτιζόμενες και πιο αποδοτικές. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι το μέλλον της ενέργειας, αλλά δεν είναι τίποτα χωρίς το φύλλο χαλκού.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Αυγούστου 2022