หลักการพื้นฐานของแผ่นฟอยล์ทองแดงในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ทองแดงเป็นหนึ่งในโลหะที่จำเป็นที่สุดบนโลกใบนี้ หากปราศจากทองแดง เราจะไม่สามารถทำสิ่งต่างๆ ที่เราคุ้นเคยได้ เช่น การเปิดไฟ หรือการดูโทรทัศน์ ทองแดงเปรียบเสมือนเส้นเลือดใหญ่ที่ทำให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้ เราจะไม่สามารถเดินทางด้วยรถยนต์ได้หากไม่มีทองแดง ระบบโทรคมนาคมจะหยุดชะงัก และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็จะไม่ทำงานเลยหากไม่มีทองแดง

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้โลหะ เช่น ทองแดงและอะลูมิเนียม เพื่อสร้างประจุไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแต่ละก้อนประกอบด้วยขั้วบวกกราไฟต์ ขั้วลบโลหะออกไซด์ และใช้อิเล็กโทรไลต์ที่ได้รับการปกป้องด้วยแผ่นกั้น การชาร์จแบตเตอรี่ทำให้ไอออนลิเธียมไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์และสะสมอยู่ที่ขั้วบวกกราไฟต์พร้อมกับอิเล็กตรอนที่ส่งผ่านการเชื่อมต่อ การถอดปลั๊กแบตเตอรี่จะส่งไอออนกลับไปยังที่เดิมและบังคับให้อิเล็กตรอนไหลผ่านวงจรทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า แบตเตอรี่จะหมดพลังงานเมื่อไอออนลิเธียมและอิเล็กตรอนทั้งหมดกลับไปยังขั้วลบ

แล้วทองแดงมีบทบาทอย่างไรในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน? เมื่อสร้างขั้วบวก จะมีการผสมกราไฟต์กับทองแดง ทองแดงทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ซึ่งเป็นกระบวนการทางเคมีที่อิเล็กตรอนของธาตุหนึ่งสูญเสียไปสู่ธาตุอื่น ทำให้เกิดการกัดกร่อน การเกิดออกซิเดชันเกิดขึ้นเมื่อสารเคมีและออกซิเจนทำปฏิกิริยากับธาตุ เช่น เหล็กที่สัมผัสกับน้ำและออกซิเจนจะเกิดสนิม ทองแดงจึงแทบจะไม่เกิดการกัดกร่อนเลย

แผ่นฟอยล์ทองแดงโดยส่วนใหญ่แล้วทองแดงจะถูกนำมาใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากไม่มีข้อจำกัดเรื่องขนาด สามารถทำได้ยาวและบางตามต้องการ ทองแดงมีคุณสมบัติในการนำกระแสไฟฟ้าได้ดีโดยธรรมชาติ แต่ก็ยังช่วยกระจายกระแสไฟฟ้าได้อย่างทั่วถึงและสม่ำเสมอ

ฟอยล์ทองแดงมีสองประเภท ได้แก่ แบบรีดและแบบอิเล็กโทรไลติก ฟอยล์ทองแดงแบบรีดพื้นฐานใช้สำหรับงานฝีมือและการออกแบบทุกประเภท ผลิตขึ้นโดยกระบวนการให้ความร้อนพร้อมกับการกดด้วยลูกกลิ้ง ส่วนการผลิตฟอยล์ทองแดงแบบอิเล็กโทรไลติกซึ่งสามารถนำไปใช้ในด้านเทคโนโลยีได้นั้นค่อนข้างซับซ้อนกว่า เริ่มต้นด้วยการละลายทองแดงคุณภาพสูงในกรด เพื่อสร้างอิเล็กโทรไลต์ทองแดงที่สามารถเติมลงในทองแดงได้โดยกระบวนการที่เรียกว่าการชุบด้วยไฟฟ้า ในกระบวนการนี้ จะใช้ไฟฟ้าในการเติมอิเล็กโทรไลต์ทองแดงลงในฟอยล์ทองแดงในถังหมุนที่มีประจุไฟฟ้า

แผ่นฟอยล์ทองแดงก็มีข้อเสียอยู่บ้าง แผ่นฟอยล์ทองแดงอาจบิดงอได้ หากเกิดการบิดงอ การรวบรวมและการกระจายพลังงานก็จะได้รับผลกระทบอย่างมาก ยิ่งไปกว่านั้น แผ่นฟอยล์ทองแดงยังอาจได้รับผลกระทบจากแหล่งภายนอก เช่น สัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า พลังงานไมโครเวฟ และความร้อนสูง ปัจจัยเหล่านี้สามารถทำให้ประสิทธิภาพของแผ่นฟอยล์ทองแดงลดลงหรือแม้กระทั่งถูกทำลายได้ ด่างและกรดอื่นๆ สามารถกัดกร่อนประสิทธิภาพของแผ่นฟอยล์ทองแดงได้ นี่คือเหตุผลที่บริษัทต่างๆ เช่น...พลเรือนโลหะต่างๆ สามารถนำมาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ฟอยล์ทองแดงได้หลากหลายชนิด

พวกเขามีแผ่นฟอยล์ทองแดงที่ช่วยป้องกันความร้อนและการรบกวนรูปแบบอื่นๆ พวกเขาผลิตแผ่นฟอยล์ทองแดงสำหรับผลิตภัณฑ์เฉพาะ เช่น แผงวงจรพิมพ์ (PCB) และแผงวงจรแบบยืดหยุ่น (FCB) และแน่นอนว่าพวกเขายังผลิตแผ่นฟอยล์ทองแดงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วย

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น โดยเฉพาะในรถยนต์ เนื่องจากใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ เช่นเดียวกับที่เทสลาผลิต มอเตอร์เหนี่ยวนำมีชิ้นส่วนเคลื่อนที่น้อยกว่าและมีประสิทธิภาพดีกว่า ในอดีต มอเตอร์เหนี่ยวนำถูกมองว่าไม่สามารถผลิตได้เนื่องจากข้อกำหนดด้านพลังงานที่ไม่พร้อมใช้งานในขณะนั้น แต่เทสลาสามารถทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของพวกเขา แต่ละเซลล์ประกอบด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแต่ละก้อน ซึ่งทั้งหมดมีแผ่นฟอยล์ทองแดงหุ้มอยู่

ความต้องการแผ่นทองแดงเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก ตลาดแผ่นทองแดงมีมูลค่ากว่า 7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2019 และคาดว่าจะสูงกว่า 8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2026 สาเหตุมาจากความเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมยานยนต์ที่คาดว่าจะเปลี่ยนจากเครื่องยนต์สันดาปภายในไปใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตาม ยานยนต์จะไม่ใช่อุตสาหกรรมเดียวที่ได้รับผลกระทบ เพราะคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ก็ใช้แผ่นทองแดงเช่นกัน ซึ่งจะทำให้ราคาแผ่นทองแดงเพิ่มสูงขึ้นอย่างแน่นอนฟอยล์ทองแดงจะยังคงเพิ่มขึ้นต่อไปในทศวรรษหน้า

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการจดสิทธิบัตรครั้งแรกในปี 1976 และเริ่มผลิตเชิงพาณิชย์ในปริมาณมากในปี 1991 ในช่วงหลายปีต่อมา แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับความนิยมมากขึ้นและได้รับการพัฒนาอย่างมาก เมื่อพิจารณาถึงการใช้งานในรถยนต์แล้ว จึงกล่าวได้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะถูกนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ ในโลกที่พึ่งพาพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เนื่องจากสามารถชาร์จใหม่ได้และมีประสิทธิภาพมากกว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออนาคตของพลังงาน แต่ก็ไร้ประโยชน์หากปราศจากแผ่นฟอยล์ทองแดง