نسل جدید فویل‌های باتری

یک خودروی بنزینی بطور متوسط به 22 کیلوگرم مس در ساختار خود نیاز دارد. اما این میزان در یک خودروی الکتریکی به 53 کیلوگرم افزایش می‌یابد. مس پس از گرافیت، دومین ماده‌ی پرکاربرد در خودروهای برقی است. برای تولید هر گیگاوات ساعت باتری، نیاز به استفاده از یک میلیون متر مربع فویل مس و آلومینیوم است.

در حال حاضر فویل‌های مسی با ضخامت 6 میکرومتر در باتری‌های لیتیوم-یون استفاده می‌شود. راه‌کار اصلی کاهش مصرف مس در باتری‌ها، نازک کردن فویل‌ها به ضخامت‌های کمتر است. اما کاهش بیش از حد ضخامت منجر به پارگی، سوراخ و یا چروکیده شدن الکترود باتری در حین فرآیند تولید می‌شود.

اما اکنون نوع جدید از فویل‌های کامپوزیتی به بازار باتری وارد شده‌اند که می‌توانند به کاهش قیمت باتری کمک محسوسی بکند. فویل‌های کامپوزیتی از یک لایه پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) و یا پلی‌پروپیلن (PP) با ضخامت 4 میکرومتر تشکیل شده‌اند. دو طرف این فویل پلیمری توسط لایه‌هایی با ضخامت یک میکرومتر از مس پوشش داده می‌شود. این نوع پوشش اغلب به روش الکتروپلیتینگ مس بر سطح لایه پلیمری انجام می‌شود.

قیمت جهانی مس در حدود 10800 دلار به ازای هر تن است. اما قیمت پلی‌اتیلن ترفتالات حدود 1000 دلار و قیمت پلی‌پروپیلن، 1100 دلار در تن است. در نتیجه، ساخت لایه‌ی کامپوزیتی مذکور، با کاهش بیش از 60 درصدی مصرف مس، باعث می‌شود تا قیمت فویل کامپوزیتی به کمتر از 34 درصد قیمت فویل‌های مرسوم مسی باشد.

چگالی فلز مس، 8.96 گرم به ازای هر سانتی‌متر مکعب است. اما این عدد برای پلیمر PET، به 1.38 و برای پلی‌پروپیلن، به 0.9 کاهش می‌یابد. در نتیجه، استفاده از پلیمر در لایه‌ی میانی جمع‌کننده‌ی جریان، منجر به کاهش 60 درصدی وزن آن می‌شود. به دلیل چگالی بالای مس، فویل‌های مسی نقش تعیین‌کننده‌ای در وزن باتری دارند. استفاده از فویل‌های پلیمری با کاهش وزن سلول باتری، می‌تواند انرژی ویژه (چگالی وزنی در واحد Wh/kg) باتری را تا 7 درصد افزایش دهد.

منبع:

https://www.industryprocess.com/blog/Lithium-ion-composite-copper-foil.html

ارسال دیدگاه