คุณสมบัติที่ชอบน้ำของฟอยล์ทองแดงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร?

1. แนวคิดของฟอยล์ทองแดง

ฟอยล์ทองแดงเป็นวัสดุอิเล็กโทรไลต์แคโทดที่ทำจากทองแดงและโลหะอื่น ๆ ในสัดส่วนหนึ่ง ใช้เป็นตัวนำและเป็นวัสดุสำคัญในการผลิตลามิเนตหุ้มทองแดง (CCL) และแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ฟอยล์ทองแดงมีลักษณะออกซิเจนที่พื้นผิวต่ำและสามารถยึดติดกับพื้นผิวต่างๆเช่นโลหะวัสดุฉนวน ฯลฯ และมีช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์และแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นฟิลด์การใช้งานหลักของฟอยล์ทองแดง เมื่อเทียบกับฟอยล์ทองแดงอิเล็กทรอนิกส์ฟอยล์ทองแดงแบตเตอรี่ลิเธียมมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่สูงขึ้น

2. การจำแนกประเภทของฟอยล์ทองแดง

โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมจะแยกความแตกต่างระหว่างฟอยล์รีดและฟอยล์อิเล็กโทรไลต์เท่านั้น ต่อไปนี้เป็นการเปรียบเทียบกระบวนการผลิตฟอยล์รีดและฟอยล์อิเล็กโทรไลต์

3. ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของฟอยล์ทองแดงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ฟอยล์ทองแดงเป็นทั้งพาหะของวัสดุที่ใช้งานขั้วลบในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน นอกจากนี้ยังเป็นตัวสะสมและตัวนำของอิเลคตรอนขั้วลบ ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดทางเทคนิคพิเศษนั่นคือต้องมีการนำไฟฟ้าที่ดีพื้นผิวสามารถเคลือบด้วยวัสดุขั้วลบได้อย่างสม่ำเสมอโดยไม่หลุดออกและต้องมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี

กาวที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันเช่น PVDF, SBR, PAA เป็นต้นความแข็งแรงในการยึดติดไม่เพียงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของกาวเท่านั้น แต่ยังมีความสัมพันธ์ที่ดีกับลักษณะพื้นผิวของฟอยล์ทองแดงอีกด้วย เมื่อความแข็งแรงในการยึดติดของสารเคลือบสูงเพียงพอจะสามารถป้องกันไม่ให้ขั้วลบเป็นผงและหลุดออกระหว่างรอบการชาร์จหรือลอกวัสดุพิมพ์ออกเนื่องจากการขยายตัวและการหดตัวมากเกินไปซึ่งจะลดอัตราการกักเก็บความสามารถของรอบ ในทางกลับกันหากความแข็งแรงของพันธะไม่สูงเกินไปเนื่องจากจำนวนรอบเพิ่มขึ้นความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการลอกของสารเคลือบอย่างหนักและการลดทอนความจุของรอบจะเพิ่มขึ้น ต้องใช้ฟอยล์ทองแดงเพื่อให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีคุณสมบัติในการกันน้ำได้ดี

4. หลักการของการดูดน้ำของฟอยล์ทองแดง

As we all know, rolled copper foil and electrolytic copper foil are not only completely different in production methods, but more importantly, their metal structures are also completely different. Studies have shown that the main peak in the XRD diffraction pattern of electrolytic copper foil with a thickness of less than 12μm is the (111) plane, and the (311) plane shows a certain preferred orientation. With the increase of the thickness of the copper foil, the diffraction peak intensity of the (220) plane With continuous improvement, the diffraction intensity of other crystal planes gradually decreases. When the thickness of the copper foil reaches 21μm, the texture coefficient of the (220) crystal plane reaches 92%. Obviously, it is almost impossible to simply rely on the production process to achieve the same performance as the rolled copper foil.

น้ำประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของออกซิเจน อิเล็กโตรเนกาติวิตีของไฮโดรเจนคือ 2.1 และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของออกซิเจนเท่ากับ 3.5 ดังนั้นพันธะ OH ในโมเลกุลของน้ำจึงมีขั้วมาก การทดลองแสดงให้เห็นว่ามุมระหว่างพันธะ OH ทั้งสองในโมเลกุลของน้ำคือ 104 ° 45 ' โมเมนต์ไดโพลของโมเลกุลของน้ำไม่เท่ากับศูนย์และ "จุดศูนย์ถ่วง" ของประจุบวกไม่ตรงกับ "จุดศูนย์ถ่วง" ของประจุลบดังนั้นปลายด้านหนึ่งของอะตอมไฮโดรเจนจึงมีประจุบวก และส่วนปลายของอะตอมออกซิเจนมีประจุลบแสดงให้เห็นถึงขั้วที่แข็งแกร่ง โมเลกุลของน้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้วมาก

โมเลกุลที่มีขั้วมีความสัมพันธ์กันเนื่องจากแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตซึ่งกันและกันดังนั้นสารที่ประกอบด้วยโมเลกุลที่มีขั้วจะต้องมีความสัมพันธ์กับน้ำ สารใด ๆ ที่มีความสัมพันธ์กับน้ำเรียกว่าสารที่ชอบน้ำ เกลืออนินทรีย์ของโลหะและออกไซด์ของโลหะเป็นสารที่มีโครงสร้างขั้ว พวกมันมีความสัมพันธ์ที่ดีกับน้ำดังนั้นจึงเป็นสารที่ชอบน้ำทั้งหมด

โครงสร้างโมเลกุลของสารบางชนิดสมมาตรจึงไม่มีขั้ว โมเลกุลที่ไม่มีขั้วมีความสัมพันธ์กับโมเลกุลที่ไม่มีขั้ว แต่ไม่มีความสัมพันธ์กับโมเลกุลที่มีขั้ว นี่คือข้อสรุปตามหลักการของการละลายร่วมกันของสารที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน สารที่ประกอบด้วยโมเลกุลไม่มีขั้วซึ่งโมเลกุลไม่มีความสัมพันธ์กับโมเลกุลของน้ำเรียกว่าสารที่ไม่ชอบน้ำ

ในทางเคมีอินทรีย์ "น้ำมัน" เป็นคำทั่วไปสำหรับของเหลวอินทรีย์ที่ไม่มีขั้วดังนั้นสารที่ไม่ชอบน้ำจึงต้องมีคุณสมบัติไลโปฟิลิก หมู่ฟังก์ชันเชิงขั้วบางชนิดเช่นไฮดรอกซิล (-OH) อะมิโน (-NH2) คาร์บอกซิล (-COOH) คาร์บอนิล (-COH) ไนโตร (-NO2) เป็นต้นถูกนำเข้าสู่สารที่ไม่ชอบน้ำเพื่อให้มี ขั้วบางและความสามารถในการชอบน้ำ สิ่งที่เรียกว่า hydrophilicity เป็นคำอธิบายง่ายๆเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของสารกับน้ำ สำหรับสารทึบความสามารถในการชอบน้ำโดยทั่วไปเรียกว่าความสามารถในการเปียก

สำหรับมุมการเปียกโดยทั่วไปมุมสัมผัส and ระหว่างโลหะกับน้ำจะน้อยกว่า 90 °ดังนั้นยิ่งพื้นผิวฟอยล์ทองแดงมีความหยาบเท่าใด เมื่อθ> 90 °ยิ่งพื้นผิวแข็งยิ่งหยาบความสามารถในการเปียกของพื้นผิวก็จะยิ่งแย่ลง เมื่อความขรุขระของพื้นผิวเพิ่มขึ้นพื้นผิวที่เปียกได้ง่ายจะเปียกง่ายขึ้นและพื้นผิวที่เปียกยากจะเปียกได้ยากขึ้น

5. ทดสอบมาตรฐานสำหรับการดูดน้ำของฟอยล์ทองแดง

ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นง่ายมากในการทดสอบความสามารถในการกันน้ำของฟอยล์ทองแดงรีด พวกเขาใช้แปรงเพียงแปรงน้ำบริสุทธิ์บนพื้นผิวของฟอยล์ทองแดงเบา ๆ เพื่อสังเกตว่ามีฟิล์มน้ำแตกหรือไม่

6. ปัจจัยที่มีผลต่อการไม่ชอบน้ำของฟอยล์ทองแดง

6.1 ความสัมพันธ์ระหว่างความไม่ชอบน้ำของฟอยล์ทองแดงกับความหยาบผิวของฟอยล์ทองแดงไม่ชัดเจน

6.2 Hydrophilicity เกี่ยวข้องกับโครงสร้างโลหะของฟอยล์ทองแดง

การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) แสดงให้เห็นว่าฟอยล์ทองแดงที่มีความสามารถในการดูดน้ำได้ดีมีเม็ดเล็กละเอียดและมีความหยาบผิวค่อนข้างต่ำ ฟอยล์ดิบที่มีความหยาบผิวต่ำมีคุณสมบัติในการกันน้ำได้ดีหลังการเคลือบผิว สาเหตุหลักมาจากการที่เม็ดของฟอยล์ทองแดงอิเล็กโทรไลต์ละเอียดยิ่งมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่แท้จริงมากขึ้น และยิ่งความขรุขระของพื้นผิวมีขนาดใหญ่เท่าใดพื้นที่ผิวจริงก็จะยิ่งลดลงซึ่งนำไปสู่การลดลงของความสามารถในการกันน้ำของฟอยล์ทองแดง

6.3 Hydrophilicity เกี่ยวข้องกับสถานะพื้นผิวและปฏิกิริยาของฟอยล์ทองแดง

หากวางฟอยล์ทองแดงไว้ในอากาศเป็นเวลานานโมเลกุลของก๊าซที่ไม่มีขั้ว N2, 02, CO2 ในอากาศจะถูกดูดซับบนพื้นผิวโลหะซึ่งจะทำให้ความสามารถในการกันน้ำของฟอยล์ทองแดงเปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่นหลังจากเปิดเผยฟอยล์ทองแดงที่มีความสามารถในการกันน้ำได้ดีกับอากาศเป็นเวลา 90 นาทีความสามารถในการชอบน้ำจะลดลงอย่างมาก เนื่องจากพื้นผิวโลหะที่มีพลังงานผิวจำเพาะสูงจะเปียกได้ง่ายโดยของเหลวที่มีแรงตึงผิวต่ำเนื่องจากกระบวนการทำให้เปียกช่วยลดพลังงานอิสระของระบบ พลังงานผิวจำเพาะของพื้นผิวโลหะใหม่สูงกว่า (พลังงานผิวจำเพาะของทองแดงอยู่ที่ประมาณ 1.0 J / m2 และอลูมิเนียมและสังกะสีประมาณ 0.7-0.9 J / m2) แต่ถ้าพื้นผิวของฟอยล์ทองแดงนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งพื้นผิวของฟอยล์ทองแดงอิเล็กโทรไลต์ใหม่เมื่อสัมผัสกับอากาศ มันจะดูดซับโมเลกุลของก๊าซจำนวนมากเพื่อสร้างชั้นดูดซับโมเลกุลเดี่ยว การปรากฏตัวของความดันพื้นผิวช่วยลดความสามารถในการเปียกของพื้นผิวฟอยล์ทองแดงได้อย่างมาก

นอกจากโมเลกุลของก๊าซที่ไม่มีขั้วแล้วพื้นผิวของฟอยล์ทองแดงอาจดูดฝุ่นและน้ำมันอินทรีย์ในอากาศทำให้ไม่ชอบน้ำมากขึ้น ดังนั้นการบรรจุฟอยล์ทองแดงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงต้องใช้บรรจุภัณฑ์สูญญากาศเพื่อลดการเกิดออกซิเดชั่นของพื้นผิวฟอยล์ทองแดงและรักษาความสามารถในการกันน้ำของฟอยล์ทองแดง