Литијумске батерије, незаменљиви извор енергије у нашем свакодневном животу, налазе се свуда од мобилних телефона и лаптопа до електричних аутомобила. Али да ли сте се икада запитали зашто се унутар литијумске батерије алуминијумска фолија користи као колектор струје позитивне електроде, док се бакарна фолија користи као колектор струје негативне електроде? Разлог за ово је и занимљив и научни.
Почнимо са проводљивошћу. Бакар и алуминијум су метални материјали са одличном електричном проводљивошћу и релативно су приступачни. Унутар литијумске батерије, главни задатак колектора позитивне и негативне струје је да ефикасно пренесу електричну енергију претворену из хемијске енергије. Бакарна алуминијумска фолија је природно постала први избор због своје одличне проводљивости и умерене цене.
Стабилност је такође важан фактор при избору бакарне и алуминијумске фолије. Алуминијум лако формира густ оксидни филм у ваздуху. Овај филм не само да спречава даљу оксидацију алуминијума, већ и обезбеђује слој заштите за алуминијум у електролиту. Бакар је, с друге стране, прилично стабилан на сувом ваздуху. Ова стабилност осигурава да бакарна алуминијумска фолија може стабилно радити дуго времена унутар литијумске батерије.
Али оно што је занимљиво јесте да потенцијал позитивне и негативне електроде литијумских батерија одређује посебну комбинацију алуминијумске фолије за позитивну електроду и бакарне фолије за негативну електроду. Потенцијал позитивне електроде је висок, а ако се овде користи бакарна фолија, бакарна фолија ће се лако оксидирати. Потенцијал оксидације алуминијума је висок, а оксидни филм на његовој површини има добар заштитни ефекат на унутрашњи алуминијум. Због тога је употреба алуминијумске фолије на позитивној електроди прикладнији избор.
Метални алуминијум има изузетно високу реактивност са литијумом и лако формира интерстицијска једињења, која троше велику количину литијума и уништавају структуру алуминијума. Насупрот томе, бакар има само мали капацитет уметања литијума током пуњења и пражњења батерије, и може одржати стабилну структуру и електрохемијска својства, тако да је погоднији као колектор струје за негативну електроду.
Вреди напоменути да се континуираним развојем технологије литијумских батерија, континуирано смањује и дебљина бакарне и алуминијумске фолије. Од 16ум у раним данима до 10ум или чак 8ум данас, смањење дебљине не само да смањује тежину и запремину батерије, већ и повећава густину енергије батерије. Истовремено, храпавост површине струјног колектора такође има важан утицај на перформансе батерије. Асиметрична површинска структура може довести до асиметрије контактног отпора премаза и недоследности у снази везивања, што утиче на животни век батерије.
Појава натријум-јонских батерија донела је нове опције за струјне колекторске материјале. За разлику од литијум-јонских батерија, алуминијумска фолија се може користити и за колекторе позитивне и негативне струје натријум-јонских батерија. То је зато што алуминијум и натријум не пролазе кроз реакције легирања при ниским потенцијалима. Ово откриће не само да смањује трошкове производње натријум-јонских батерија, већ пружа и нове могућности за њихов будући развој.
Избор алуминијумске фолије за позитивну електроду и бакарне фолије за негативну електроду литијумских батерија није случајан, већ оптимална комбинација која је научно доказана и проверена у пракси. Ова комбинација не само да обезбеђује ефикасан и стабилан рад литијумских батерија, већ и обезбеђује континуирано напајање за различите електронске уређаје у нашем свакодневном животу.