ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളിലെ കോപ്പർ ഫോയിലിന്റെ അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങൾ

ഭൂമിയിലെ ഏറ്റവും അത്യാവശ്യമായ ലോഹങ്ങളിലൊന്നാണ് ചെമ്പ്. അതില്ലാതെ, ലൈറ്റുകൾ ഓൺ ചെയ്യുക, ടിവി കാണുക തുടങ്ങിയ നമ്മൾ നിസ്സാരമായി കരുതുന്ന കാര്യങ്ങൾ ചെയ്യാൻ നമുക്ക് കഴിയില്ല. കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്ന ധമനികൾ ചെമ്പാണ്. ചെമ്പ് ഇല്ലാതെ നമുക്ക് കാറുകളിൽ സഞ്ചരിക്കാൻ കഴിയില്ല. ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് നിലയ്ക്കും. അതില്ലാതെ ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികൾ ഒട്ടും പ്രവർത്തിക്കില്ല.

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ചെമ്പ്, അലുമിനിയം തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഓരോ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയിലും ഒരു ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡ്, മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് കാഥോഡ് ഉണ്ട്, കൂടാതെ ഒരു സെപ്പറേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ബാറ്ററി ചാർജ് ചെയ്യുന്നത് ലിഥിയം അയോണുകൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളിലൂടെ ഒഴുകുന്നതിനും കണക്ഷനിലൂടെ അയയ്ക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾക്കൊപ്പം ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡിൽ ശേഖരിക്കുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു. ബാറ്ററി അൺപ്ലഗ് ചെയ്യുന്നത് അയോണുകളെ അവ വന്ന സ്ഥലത്തേക്ക് തിരികെ അയയ്ക്കുകയും വൈദ്യുതി സൃഷ്ടിക്കുന്ന സർക്യൂട്ടിലൂടെ ഇലക്ട്രോണുകളെ പോകാൻ നിർബന്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എല്ലാ ലിഥിയം അയോണുകളും ഇലക്ട്രോണുകളും കാഥോഡിലേക്ക് മടങ്ങിയാൽ ബാറ്ററി തീർന്നുപോകും.

അപ്പോൾ, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിൽ ചെമ്പ് എന്ത് പങ്കാണ് വഹിക്കുന്നത്? ആനോഡ് സൃഷ്ടിക്കുമ്പോൾ ഗ്രാഫൈറ്റ് ചെമ്പുമായി ലയിക്കുന്നു. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോണുകൾ മറ്റൊരു മൂലകത്തിലേക്ക് നഷ്ടപ്പെടുന്ന ഒരു രാസ പ്രക്രിയയായ ഓക്സിഡൈസേഷനെ ചെമ്പ് പ്രതിരോധിക്കും. ഇത് നാശത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഒരു രാസവസ്തുവും ഓക്സിജനും ഒരു മൂലകവുമായി ഇടപഴകുമ്പോൾ ഓക്സിഡൈസേഷൻ സംഭവിക്കുന്നു, ഇരുമ്പ് വെള്ളവുമായും ഓക്സിജനുമായും സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നത് തുരുമ്പ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതുപോലെ. ചെമ്പ് അടിസ്ഥാനപരമായി നാശത്തിനെതിരെ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളതാണ്.

ചെമ്പ് ഫോയിൽലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിൽ പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത് അതിന്റെ വലിപ്പത്തിന് നിയന്ത്രണങ്ങളില്ലാത്തതിനാലാണ്. നിങ്ങൾക്ക് ഇത് എത്ര നീളത്തിലും എത്ര നേർത്തതിലും ഉപയോഗിക്കാം. ചെമ്പ് അതിന്റെ സ്വഭാവത്താൽ ശക്തമായ ഒരു കറന്റ് കളക്ടറാണ്, പക്ഷേ അത് വലിയതും തുല്യവുമായ വൈദ്യുത വ്യാപനത്തിനും അനുവദിക്കുന്നു.

രണ്ട് തരം ചെമ്പ് ഫോയിൽ ഉണ്ട്: റോൾഡ്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക്. എല്ലാ കരകൗശല വസ്തുക്കൾക്കും ഡിസൈനുകൾക്കും യൂ ആർ ബേസിക് റോൾഡ് കോപ്പർ ഫോയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. റോളിംഗ് പിന്നുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അമർത്തി ചൂട് നൽകുന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ് ഇത് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കോപ്പർ ഫോയിൽ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് കുറച്ചുകൂടി സങ്കീർണ്ണമാണ്. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ചെമ്പ് ആസിഡിൽ ലയിപ്പിച്ചാണ് ഇത് ആരംഭിക്കുന്നത്. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് പ്ലേറ്റിംഗ് എന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെ ചെമ്പിൽ ചേർക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇത് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, വൈദ്യുത ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കറങ്ങുന്ന ഡ്രമ്മുകളിൽ ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് കോപ്പർ ഫോയിലിലേക്ക് ചേർക്കാൻ വൈദ്യുതി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ചെമ്പ് ഫോയിലിന് പോരായ്മകളൊന്നുമില്ല. ചെമ്പ് ഫോയിൽ വികൃതമാകാം. അങ്ങനെ സംഭവിച്ചാൽ ഊർജ്ജ ശേഖരണത്തെയും വിതരണത്തെയും വളരെയധികം ബാധിച്ചേക്കാം. വൈദ്യുതകാന്തിക സിഗ്നലുകൾ, മൈക്രോവേവ് ഊർജ്ജം, കടുത്ത ചൂട് തുടങ്ങിയ ബാഹ്യ സ്രോതസ്സുകൾ ചെമ്പ് ഫോയിലിനെ ബാധിച്ചേക്കാം എന്നതാണ് മറ്റൊരു കാര്യം. ഈ ഘടകങ്ങൾ ചെമ്പ് ഫോയിലിന്റെ ശരിയായി പ്രവർത്തിക്കാനുള്ള കഴിവ് മന്ദഗതിയിലാക്കുകയോ നശിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യും. ക്ഷാരങ്ങളും മറ്റ് ആസിഡുകളും ചെമ്പ് ഫോയിലിന്റെ ഫലപ്രാപ്തിയെ നശിപ്പിക്കും. അതുകൊണ്ടാണ് പോലുള്ള കമ്പനികൾസിവൻലോഹങ്ങൾ വൈവിധ്യമാർന്ന ചെമ്പ് ഫോയിൽ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

ചൂടിനെയും മറ്റ് തരത്തിലുള്ള ഇടപെടലുകളെയും ചെറുക്കുന്ന ഷീൽഡ് ചെമ്പ് ഫോയിൽ അവർക്കുണ്ട്. പ്രിന്റഡ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡുകൾ (പിസിബി), ഫ്ലെക്സിബിൾ സർക്യൂട്ട് ബോർഡുകൾ (എഫ്‌സിബി) പോലുള്ള പ്രത്യേക ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്കായി അവർ ചെമ്പ് ഫോയിൽ നിർമ്മിക്കുന്നു. സ്വാഭാവികമായും അവർ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കായി ചെമ്പ് ഫോയിൽ നിർമ്മിക്കുന്നു.

ടെസ്‌ല നിർമ്മിക്കുന്ന ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകൾക്ക് പവർ നൽകുന്നതിനാൽ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ, പ്രത്യേകിച്ച് ഓട്ടോമൊബൈലുകളിൽ, കൂടുതൽ സാധാരണമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകൾക്ക് ചലിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങൾ കുറവും മികച്ച പ്രകടനവുമുണ്ട്. അക്കാലത്ത് ലഭ്യമല്ലാത്ത വൈദ്യുതി ആവശ്യകതകൾ കണക്കിലെടുത്ത് ഇൻഡക്ഷൻ മോട്ടോറുകൾ ലഭ്യമല്ലെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരുന്നു. ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി സെല്ലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ടെസ്‌ലയ്ക്ക് ഇത് സാധ്യമാക്കി. ഓരോ സെല്ലും വ്യക്തിഗത ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, അവയിലെല്ലാം ചെമ്പ് ഫോയിൽ ഉണ്ട്.

ചെമ്പ് ഫോയിലിനുള്ള ആവശ്യം ഗണ്യമായി ഉയർന്നിട്ടുണ്ട്. 2019 ൽ കോപ്പർ ഫോയിൽ വിപണി 7 ബില്യൺ ഡോളറിലധികം അമേരിക്കൻ വരുമാനം നേടി, 2026 ൽ ഇത് 8 ബില്യൺ ഡോളറിലധികം അമേരിക്കൻ വരുമാനം നേടുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ആന്തരിക ജ്വലന എഞ്ചിനുകളിൽ നിന്ന് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിലേക്ക് മാറുമെന്ന് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്ന ഓട്ടോമോട്ടീവ് വ്യവസായത്തിലെ മാറ്റങ്ങളാണ് ഇതിന് കാരണം. എന്നിരുന്നാലും, കമ്പ്യൂട്ടറുകളും മറ്റ് ഇലക്ട്രോണിക്സുകളും കോപ്പർ ഫോയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനാൽ ഓട്ടോമൊബൈലുകൾ മാത്രമല്ല ബാധിക്കപ്പെടുന്നത്. ഇത് വില ഉറപ്പാക്കുംചെമ്പ് ഫോയിൽവരുന്ന ദശകത്തിൽ വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും.

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്ക് ആദ്യമായി പേറ്റന്റ് ലഭിച്ചത് 1976-ലാണ്, 1991-ൽ അവ വാണിജ്യപരമായി വൻതോതിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ടു. തുടർന്നുള്ള വർഷങ്ങളിൽ, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ കൂടുതൽ ജനപ്രിയമാവുകയും ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു. ഓട്ടോമൊബൈലുകളിൽ ഇവയുടെ ഉപയോഗം കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, അവ റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്നതും കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമവുമായതിനാൽ കത്തുന്ന ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിച്ചുള്ള ലോകത്ത് മറ്റ് ഉപയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുമെന്ന് പറയുന്നത് സുരക്ഷിതമാണ്. ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഭാവിയാണ്, പക്ഷേ ചെമ്പ് ഫോയിൽ ഇല്ലാതെ അവ ഒന്നുമല്ല.