Lityum iyon piller için bakır folyonun hidrofilik özelliği nedir?

1. Bakır folyo kavramı


Bakır folyo, bakırdan ve belirli bir oranda diğer metallerden yapılmış bir katot elektrolitik malzemedir. İletken olarak kullanılır ve bakır kaplı laminatların (CCL) ve baskılı devre kartlarının (PCB) üretimi için önemli bir malzemedir. Bakır folyo düşük yüzey oksijen özelliklerine sahiptir ve metaller, yalıtım malzemeleri vb. gibi çeşitli yüzeylere yapıştırılabilir ve geniş bir sıcaklık aralığına sahiptir. Elektronik bilgi ve lityum piller, bakır folyonun ana uygulama alanlarıdır. Elektronik bakır folyo ile karşılaştırıldığında, lityum pil bakır folyo daha yüksek performans gereksinimlerine sahiptir.



2. Bakır folyonun sınıflandırılması


Lityum piller genellikle yalnızca haddelenmiş folyo ve elektrolitik folyo arasında ayrım yapar. Aşağıdaki, haddelenmiş folyo ve elektrolitik folyo üretim sürecinin bir karşılaştırmasıdır.



3. Lityum iyon piller için bakır folyonun performans gereksinimleri

 

Bakır folyo, lityum iyon pillerde hem negatif elektrotlu aktif malzemelerin taşıyıcısıdır. Aynı zamanda negatif elektrot elektronlarının toplayıcısı ve iletkenidir. Bu nedenle, özel teknik gereksinimleri vardır, yani iyi elektrik iletkenliğine sahip olmalıdır, yüzey negatif elektrot malzemesi ile düşmeden eşit şekilde kaplanabilir ve iyi korozyon direncine sahip olmalıdır.

 

Şu anda yaygın olarak kullanılan PVDF, SBR, PAA, vb. gibi yapıştırıcıların yapışma güçleri, yalnızca yapıştırıcının fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı değildir, aynı zamanda bakır folyonun yüzey özellikleriyle de büyük bir ilişkiye sahiptir. Kaplamanın bağlanma gücü yeterince yüksek olduğunda, negatif elektrotun şarj döngüsü sırasında tozlaşmasını ve düşmesini veya aşırı genleşme ve büzülme nedeniyle alt tabakanın soyulmasını engelleyerek döngü kapasitesi tutma oranını azaltabilir. Tersine, bağ gücü çok yüksek değilse, döngü sayısı arttıkça, kaplamanın yoğun şekilde soyulmasından dolayı pilin iç direnci artar ve döngü kapasitesi zayıflaması artar. Bu, lityum iyon pillerin iyi hidrofilikliğe sahip olması için bakır folyo gerektirir.


 

4. Bakır folyonun hidrofilikliği ilkesi

 

Hepimizin bildiği gibi, haddelenmiş bakır folyo ve elektrolitik bakır folyo sadece üretim yöntemlerinde tamamen farklı değil, daha da önemlisi metal yapıları da tamamen farklıdır. Çalışmalar, kalınlığı 12 um'den az olan elektrolitik bakır folyonun XRD kırınım modelindeki ana tepe noktasının (111) düzlemi olduğunu ve (311) düzleminin belirli bir tercih edilen yönelimi gösterdiğini göstermiştir. Bakır folyonun kalınlığının artmasıyla, (220) düzleminin kırınım tepe yoğunluğu Sürekli iyileştirme ile diğer kristal düzlemlerin kırınım yoğunluğu yavaş yavaş azalır. Bakır folyonun kalınlığı 21μm'ye ulaştığında, (220) kristal düzleminin doku katsayısı %92'ye ulaşır. Açıkça,

 

Su, hidrojen atomları ve oksijen atomlarından oluşur. Hidrojenin elektronegatifliği 2.1'dir ve oksijenin elektronegatifliği 3.5'tir. Bu nedenle, su moleküllerindeki OH bağı çok polardır. Deneyler, su molekülündeki iki OH bağı arasındaki açının 104°45' olduğunu göstermektedir. Su molekülünün dipol momenti sıfıra eşit değildir ve"ağırlık merkezi"pozitif yükün değeri ile örtüşmez"ağırlık merkezi"negatif yükün, böylece hidrojen atomunun bir ucu pozitif yüklü ve oksijen atomunun ucu negatif yüklü, bu da güçlü polarite gösteriyor. Su molekülleri çok polar moleküllerdir.

 

Polar moleküllerin karşılıklı elektrostatik çekimleri nedeniyle belirli bir afinitesi vardır, bu nedenle polar moleküllerden oluşan maddelerin suya karşı bir afinitesi olmalıdır. Suya ilgisi olan herhangi bir maddeye hidrofilik madde denir. Metal inorganik tuzları ve metal oksitlerin tümü polar yapıya sahip maddelerdir. Su ile güçlü bir afiniteleri vardır, bu nedenle hepsi hidrofilik maddelerdir.

 

Bazı maddelerin moleküler yapısı simetriktir ve bu nedenle polar değildir. Polar olmayan moleküllerin polar olmayan moleküller için afinitesi vardır, ancak polar moleküller için afinitesi yoktur. Bu, benzer yapılara sahip maddelerin karşılıklı çözünmesi ilkesine dayanan bir sonuçtur. Molekülleri su moleküllerine karşı ilgisi olmayan polar olmayan moleküllerden oluşan bir maddeye hidrofobik madde denir.

 

İnorganik kimya,"sıvı yağ"polar olmayan organik sıvılar için genel bir terimdir, bu nedenle hidrofobik maddelerin lipofilik özelliklere sahip olması gerekir. Hidrofobik maddelere hidroksil (-OH), amino (-NH2), karboksil (-COOH), karbonil (-COH), nitro (-NO2) vb. gibi bazı polar fonksiyonel gruplar, hidrofobik maddelere dahil edilir. belirli Polarite ve dolayısıyla hidrofilik. Sözde hidrofiliklik, bir maddenin suya olan afinitesinin basit bir tanımıdır; katı maddeler için hidrofilikliğine genellikle ıslanabilirlik denir.

 

Islanma açısı ile ilgili olarak, metal ve su arasındaki temas açısı θ genellikle 90°'den azdır, bu nedenle bakır folyo yüzeyi ne kadar pürüzlü olursa, ıslanabilirlik o kadar iyi olur; ne zaman θ>90°, katı yüzey ne kadar pürüzlü olursa, yüzey ıslanabilirliği o kadar kötü olur. Yüzey pürüzlülüğü arttıkça, kolayca ıslanabilen yüzeyin ıslanması daha kolay hale gelir ve ıslanması zor olan yüzeyin ıslanması daha zor hale gelir.

 

5. Bakır folyonun hidrofilikliği için test standardı

 

Lityum-iyon pil üreticileri, haddelenmiş bakır folyonun hidrofilikliğini test etmek için çok basittir. Herhangi bir su filmi kopması olup olmadığını gözlemlemek için sadece bakır folyonun yüzeyindeki saf suyu nazikçe fırçalamak için bir fırça kullanırlar.

 

6. Bakır folyonun hidrofilikliğini etkileyen faktörler


6.1 Bakır folyonun hidrofilikliği ile bakır folyonun yüzey pürüzlülüğü arasındaki ilişki açık değildir.


6.2 Hidrofilik, bakır folyonun metalografik yapısı ile ilgilidir.


Taramalı elektron mikroskobu (SEM), iyi hidrofilikliğe sahip bakır folyonun ince tanelere ve nispeten düşük yüzey pürüzlülüğüne sahip olduğunu gösterir. Düşük yüzey pürüzlülüğüne sahip ham folyo, yüzey işleminden sonra iyi bir hidrofiliteye sahiptir. Bunun başlıca nedeni, elektrolitik bakır folyonun pelet tanecikleri ne kadar ince olursa, gerçek özgül yüzey alanı o kadar büyük olur; ve yüzey pürüzlülüğü ne kadar büyük olursa, gerçek yüzey alanı o kadar düşük olur, bu da bakır folyonun hidrofilikliğinde bir azalmaya yol açar.

 

6.3 Hidrofiliklik, bakır folyonun yüzey durumu ve reaksiyonu ile ilgilidir.

 

Bakır folyo havada uzun süre bırakılırsa, havadaki polar olmayan gaz molekülleri N2, 02, CO2 metal yüzeyinde adsorbe edilecek ve böylece bakır folyonun hidrofilikliği değişecektir. Örneğin, iyi hidrofilikliğe sahip bir bakır folyoyu 90 dakika süreyle havaya maruz bıraktıktan sonra hidrofilikliği önemli ölçüde azalır. Bunun nedeni, yüksek özgül yüzey enerjisine sahip metal yüzeylerin, düşük yüzey gerilimine sahip sıvılar tarafından kolayca ıslanmasıdır, çünkü ıslatma işlemi sistemin serbest enerjisini azaltır. Yeni metal yüzeyin özgül yüzey enerjisi daha yüksektir (bakırın özgül yüzey enerjisi yaklaşık 1.0 J/m2'dir ve alüminyum ve çinkonunki yaklaşık 0.7-0.9 J/m2'dir), ancak bakır folyonun yüzeyi özellikle yeni elektrolitik bakır folyonun yüzeyi Havaya maruz kaldığında, tek bir molekül adsorpsiyon tabakası oluşturmak için birçok gaz molekülünü adsorbe edecektir. Yüzey basıncının varlığı, bakır folyo yüzeyinin ıslanabilirliğini önemli ölçüde azaltır.

 

Polar olmayan gaz moleküllerine ek olarak, bakır folyonun yüzeyi havadaki tozu ve organik yağı emerek daha hidrofobik hale getirebilir. Bu nedenle, lityum iyon piller için bakır folyo ambalajı, bakır folyo yüzeyinin oksidasyonunu azaltmak ve bakır folyonun hidrofilikliğini korumak için vakumlu ambalajı benimsemelidir.


Mail danışmanlığı

Aşağıdaki formu soruşturma vermek için çekinmeyin lütfen. Biz 24 saat içinde size cevap verecektir.