Misingi ya Foil ya Shaba katika Betri za Lithium Ion

Moja ya metali muhimu zaidi kwenye sayari ni shaba. Bila hivyo, hatuwezi kufanya mambo tunayoyachukulia kuwa ya kawaida kama vile kuwasha taa au kutazama TV. Shaba ni mishipa inayofanya kompyuta kufanya kazi. Hatungeweza kusafiri kwa magari bila shaba. Mawasiliano ya simu yangeacha kufa. Na betri za lithiamu-ion hazingefanya kazi hata kidogo bila hiyo.

Betri za lithiamu-ion hutumia metali kama vile shaba na alumini kuunda chaji ya umeme. Kila betri ya lithiamu-ioni ina anodi ya grafiti, cathode ya oksidi ya chuma, na hutumia elektroliti ambazo zinalindwa na kitenganishi. Kuchaji betri husababisha ayoni za lithiamu kutiririka kupitia elektroliti na kukusanya kwenye anodi ya grafiti pamoja na elektroni zinazotumwa kupitia muunganisho. Kuchomoa betri hurejesha ayoni mahali zilipokuja na kulazimisha elektroni kupitia saketi kutengeneza umeme. Betri itaisha mara tu ioni zote za lithiamu na elektroni zitakaporudi kwenye cathode.

Kwa hivyo, shaba hufanya sehemu gani na betri za lithiamu-ioni? Graphite imeunganishwa na shaba wakati wa kuunda anode. Shaba ni sugu kwa oxidization, ambayo ni mchakato wa kemikali ambapo elektroni za kipengele kimoja hupotea kwa kipengele kingine. Hii husababisha kutu. Uoksidishaji hutokea wakati kemikali na oksijeni huingiliana na kipengele, kama vile jinsi chuma kikigusa maji na oksijeni hutengeneza kutu. Copper kimsingi ina kinga dhidi ya kutu.

Foil ya shabakimsingi hutumika katika betri za lithiamu-ioni kwa sababu hakuna vikwazo na saizi yake. Unaweza kuwa nayo kwa muda unavyotaka na nyembamba unavyotaka. Shaba ni kwa asili yake mtoza nguvu wa sasa, lakini pia inaruhusu mtawanyiko mkubwa na sawa wa sasa.

Kuna aina mbili za foil ya shaba: iliyovingirishwa na electrolytic. Foili ya msingi ya shaba iliyoviringishwa hutumiwa kwa kila ufundi na miundo. Inaundwa kupitia mchakato wa kuanzisha joto huku ikibonyeza chini kwa pini za kuviringisha. Kuunda foil ya shaba ya electrolytic ambayo inaweza kutumika katika teknolojia inahusika zaidi. Huanza kwa kuyeyusha shaba ya hali ya juu katika asidi. Hii huunda elektroliti ya shaba ambayo inaweza kuongezwa kwa shaba kupitia mchakato unaoitwa uchombaji wa kielektroniki. Katika mchakato huu, umeme hutumiwa kuongeza elektroliti ya shaba kwenye foil ya shaba katika ngoma zinazozunguka zenye chaji ya umeme.

Foil ya shaba sio bila makosa yake. Foil ya shaba inaweza kuzunguka. Hilo likitokea basi ukusanyaji wa nishati na mtawanyiko unaweza kuathirika pakubwa. Zaidi ya hayo ni kwamba karatasi ya shaba inaweza kuathiriwa na vyanzo vya nje kama vile mawimbi ya sumakuumeme, nishati ya microwave na joto kali. Sababu hizi zinaweza kupunguza kasi au hata kuharibu uwezo wa foil ya shaba kufanya kazi vizuri. Alkali na asidi nyingine zinaweza kuharibu ufanisi wa foil ya shaba. Ndiyo maana makampuni kama vileCIVENVyuma huunda aina mbalimbali za bidhaa za shaba za shaba.

Wamelinda foil ya shaba ambayo inapigana dhidi ya joto na aina nyingine za kuingiliwa. Wanatengeneza karatasi ya shaba kwa bidhaa maalum kama vile bodi za saketi zilizochapishwa (PCBs) na bodi za saketi zinazonyumbulika (FCBs). Kwa kawaida hufanya foil ya shaba kwa betri za lithiamu-ioni.

Betri za Lithium-ion zinazidi kuwa za kawaida, haswa kwa magari kwani zinawasha injini za kuingiza kama zile zinazotolewa na Tesla. Mitambo ya kuingiza ina sehemu chache za kusonga na ina utendaji bora. Mitambo ya kuingiza ilionekana kuwa haiwezi kupatikana kutokana na mahitaji ya nguvu ambayo hayakuwepo wakati huo. Tesla aliweza kufanya hili kutokea kwa seli zao za betri za lithiamu-ioni. Kila seli imeundwa na betri za lithiamu-ioni, ambazo zote zina foil ya shaba.

Mahitaji ya foil ya shaba yamefikia urefu mkubwa. Soko la foil za shaba lilitengeneza zaidi ya dola bilioni 7 za Kimarekani mwaka wa 2019 na linatarajiwa kutengeneza zaidi ya dola bilioni 8 za Kimarekani mwaka wa 2026. Hii ni kutokana na mabadiliko katika sekta ya magari ambayo yanaahidi kubadili kutoka kwa injini za mwako wa ndani hadi betri za lithiamu-ion. Walakini, magari hayatakuwa tasnia pekee iliyoathiriwa kwani kompyuta na vifaa vingine vya elektroniki pia hutumia foil ya shaba. Hii itahakikisha tu kwamba bei yafoil ya shabaitaendelea kuongezeka katika muongo ujao.

Betri za lithiamu-ion zilipewa hati miliki kwa mara ya kwanza mwaka wa 1976, na zingezalishwa kwa wingi kibiashara mwaka wa 1991. Katika miaka iliyofuata, betri za lithiamu-ion zingekuwa maarufu zaidi na zingeboreshwa zaidi. Kwa kuzingatia matumizi yao katika magari, ni salama kusema kwamba watapata matumizi mengine katika ulimwengu unaotegemea nishati inayoweza kuwaka kwani yanachajiwa tena na ni bora zaidi. Betri za lithiamu-ioni ni siku zijazo za nishati, lakini sio kitu bila foil ya shaba.