بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون ، المجمع الإيجابي المعتاد هو رقائق الألومنيوم، والمجمع السلبي هو رقائق النحاس. ومن أجل ضمان ثبات السائل المجمع داخل البطارية، يشترط أن تكون درجة نقاء كلاهما أعلى من 98%. مع التطور المستمر لتكنولوجيا الليثيوم، سواء تم استخدامه لبطاريات الليثيوممن المنتجات الرقمية أو بطاريات السيارات الكهربائية، نأمل جميعًا أن تكون كثافة طاقة البطارية أعلى ما يمكن، وأن يصبح وزن البطارية أخف فأخف وزنًا، وأهم شيء في تجميع السوائل هو تقليل سمكها ووزن مجموعة السوائل، وتقليل حجم ووزن البطارية بشكل حدسي. لماذا يستخدم القطب الموجب لبطارية الليثيوم أيون رقائق الألومنيوم، ويستخدم القطب السالب رقائق النحاس، هناك ثلاثة أسباب:

أولاً، تتميز رقائق الألومنيوم النحاسية بموصلية جيدة وملمس ناعم وسعر رخيص. كما نعلم جميعاً فإن مبدأ عمل بطاريات الليثيوم هو جهاز كهروكيميائي يقوم بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، لذلك نحتاج في هذه العملية إلى وسط لنقل الطاقة الكهربائية المحولة بواسطة الطاقة الكيميائية، وهنا نحتاج إلى مواد موصلة. في المواد العادية تعتبر المواد المعدنية أفضل المواد للتوصيل الكهربائي، وفي المواد المعدنية يكون سعرها رخيص وموصليتها جيدة: رقائق النحاس ورقائق الألومنيوم. في الوقت نفسه، في بطاريات الليثيوم، لدينا بشكل أساسي طريقتان للمعالجة: اللف والتصفيح. نسبة إلى اللف ، يجب أن تتمتع صفيحة القطب المستخدمة في تحضير البطارية بنعومة معينة لضمان عدم تعرض صفيحة القطب إلى هشاشة اللف ومشاكل أخرى، كما أن المادة المعدنية، رقائق الألومنيوم النحاسية هي أيضًا معدن ناعم. أخيرًا، ضع في اعتبارك تكلفة إعداد البطارية، نسبيًا، فسعر رقائق الألومنيوم النحاسية رخيص نسبيًا، وموارد النحاس والألمنيوم في العالم غنية.

ثانيًا، رقائق الألومنيوم النحاسية أيضًا مستقرة نسبيًا في الهواء. من السهل أن يتفاعل الألومنيوم كيميائيًا مع الأكسجين الموجود في الهواء، مما يؤدي إلى توليد طبقة أكسيد كثيفة على الطبقة السطحية من الألومنيوم لمنع المزيد من تفاعل الألومنيوم، كما أن طبقة الأكسيد الرقيقة هذه لها أيضًا تأثير وقائي معين على الألومنيوم الموجود في المنحل بالكهرباء. النحاس نفسه مستقر نسبيًا في الهواء ولا يتفاعل بشكل أساسي مع الهواء الجاف.

ثالثًا، تحدد الإمكانات الإيجابية والسلبية لبطاريات الليثيوم القطب الموجب برقائق الألومنيوم، والقطب السالب برقائق النحاس، وليس العكس. إمكانات القطب الموجب عالية، ومن السهل أكسدة رقائق النحاس بإمكانات عالية، في حين أن إمكانات أكسدة الألومنيوم عالية، والطبقة السطحية من رقائق الألومنيوم تحتوي على فيلم أكسيد كثيف، والذي له أيضًا تأثير وقائي جيد على الألومنيوم الداخلي. يتم استخدام كلاهما كمجمعات للسوائل نظرًا لتمتعهما بموصلية كهربائية جيدة، كما أنهما ناعمان نسبيًا في الملمس (مما قد يؤدي أيضًا إلى الترابط)، كما أنهما شائعان نسبيًا وغير مكلفين، وكلاهما يمكن أن يشكل طبقة واقية من الأكسيد على السطح.

حجم الفراغ الثماني السطوح الشبكي لمعدن الألمنيوم يشبه حجم Li، ومن السهل تكوين مركبات خلالية معدنية مع Li وLi وAl لا تشكل فقط سبيكة ذات الصيغة الكيميائية LiAl، ولكن قد تشكل أيضًا Li3Al2 أو Li4Al3. بسبب النشاط العالي للتفاعل بين معدن Al وLi، يستهلك معدن Al كمية كبيرة من Li، ويتم تدمير هيكله وشكله أيضًا، لذلك لا يمكن استخدامه كمجمع سوائل للقطب السالب لبطاريات الليثيوم أيون . في عملية شحن البطارية وتفريغها، يحتوي النحاس على كمية صغيرة فقط من سعة الليثيوم المدمجة، ويحافظ على استقرار هيكله وأدائه الكهروكيميائي، ويمكن استخدامه كمجمع سوائل للقطب السالب لبطاريات الليثيوم أيون. عندما تكون رقائق النحاس عند 3.75 فولت، يبدأ تيار الاستقطاب في الزيادة بشكل ملحوظ، ويزيد خطيًا، وتتكثف الأكسدة، مما يشير إلى أن النحاس يصبح غير مستقر عند هذه الإمكانية. في كامل نطاق الاستقطاب المحتمل لرقائق الألومنيوم، يكون تيار الاستقطاب صغيرًا وثابتًا، ولم يتم ملاحظة أي ظاهرة تآكل واضحة، والأداء الكهروكيميائي مستقر. نظرًا لقدرة إدخال الليثيوم الصغيرة في النطاق المحتمل الإيجابي لبطاريات الليثيوم أيون، يمكن لـ Al الحفاظ على الاستقرار الكهروكيميائي، وهو مناسب لسائل المجمع الإيجابي لبطاريات الليثيوم أيون.

ثانيا، طبقة أكسيد سطح النحاس/النيكل هي أشباه الموصلات، توصيل الإلكترون، طبقة الأكسيد سميكة للغاية، والمقاومة كبيرة؛ تعتبر طبقة أكسيد الألومينا الموجودة على سطح الألومنيوم بمثابة عازل، ولا تستطيع طبقة الأكسيد توصيل الكهرباء، ولكن لأنها رقيقة جدًا، يتم تحقيق التوصيل الإلكتروني من خلال تأثير النفق، إذا كانت طبقة الأكسيد سميكة، يكون مستوى التوصيل لرقائق الألومنيوم الفقراء، وحتى العزل. من الأفضل أن يتم تجميع السوائل العامة قبل الاستخدام من خلال تنظيف السطح، من ناحية لغسل الزيت، أثناء إزالة طبقة الأكسيد السميكة.

ثالثًا، إمكانات القطب الموجب عالية، وطبقة أكسيد الألومنيوم الرقيقة كثيفة جدًا، والتي يمكن أن تمنع أكسدة مجموعة السوائل. طبقة أكسيد رقائق النحاس/النيكل فضفاضة نسبيًا، من أجل منع أكسدتها، تكون الإمكانات المنخفضة أفضل، ومن الصعب تشكيل سبيكة ترصيع الليثيوم مع النحاس/النيكل بإمكانيات منخفضة، ولكن إذا كان سطح النحاس/النيكل يتأكسد بكميات كبيرة، سوف يتفاعل Li مع أكسيد النحاس/النيكل بإمكانات أعلى قليلاً. لا يمكن استخدام رقائق الألومنيوم كقطب سلبي، وسوف تحدث صناعة سبائك LiAl عند إمكانات منخفضة. رابعا، يتطلب سائل المجمع تكوينا نقيا. سوف تؤدي شوائب تكوين Al إلى أن الفيلم السطحي ليس كثيفًا ويحدث تآكل نقطة، وأكثر من ذلك بسبب تدمير الفيلم السطحي يؤدي إلى تكوين سبيكة LiAl. مع التطور السريع لكهرباء الليثيوم في السنوات الأخيرة، أصبح تطوير مجمع السوائل لبطاريات الليثيوم سريعًا أيضًا. تم تخفيض رقائق الألومنيوم الإيجابية من 16 ميكرون في السنوات السابقة إلى 14 ميكرون، ثم إلى 12 ميكرون، والآن العديد من الشركات المصنعة للبطاريات تنتج رقائق الألومنيوم 10 ميكرون بكميات كبيرة، وحتى 8 ميكرون. رقائق النحاس السلبية، بسبب مرونتها الجيدة لرقائق النحاس، يتم تقليل سمكها من 12um السابقة إلى 10um، ثم إلى 8um، حتى الآن، يستخدم عدد كبير من الشركات المصنعة للبطاريات 6um في الإنتاج الضخم، وتقوم بعض الشركات المصنعة بتطوير من الممكن استخدام 5um/4um. نظرًا لأن بطارية الليثيوم لديها متطلبات نقاء عالية لرقائق الألومنيوم النحاسية المستخدمة، فإن كثافة المادة تكون بشكل أساسي على نفس المستوى، ومع تقليل سمك التطوير، كما يتم أيضًا تقليل كثافة السطح بشكل مماثل، ويصبح وزن البطارية أصغر فأصغر بشكل طبيعي، مما يلبي احتياجاتنا من بطاريات الليثيوم. متطلبات خشونة السطح لرقائق الألومنيوم النحاسية لبطارية الليثيوم: بالنسبة لمجمع السوائل، بالإضافة إلى سمكه ووزنه له تأثير على بطارية الليثيوم، فإن الأداء السطحي لمجمع السوائل له أيضًا تأثير أكبر على إنتاج وأداء البطارية. على وجه الخصوص، نظرًا لعيوب تكنولوجيا التحضير، فإن رقائق النحاس الموجودة في السوق تتكون بشكل أساسي من الصوف أحادي الجانب، والصوف على الوجهين، والأصناف المطلية الخشنة على الوجهين. يؤدي الهيكل غير المتماثل للجانبين إلى مقاومة التلامس غير المتماثلة للطلاء على جانبي القطب السالب، بحيث لا يمكن إطلاق القدرة السلبية لكلا الجانبين بالتساوي. في الوقت نفسه، يؤدي عدم التناسق بين الجانبين أيضًا إلى عدم تناسق قوة ربط الطلاء السلبي، ويكون عمر دورة الشحن والتفريغ للطلاء السلبي على كلا الجانبين غير متوازن بشكل خطير، وبالتالي تسريع تخفيف سعة البطارية.