Lithium rafhlöður, ómissandi orkugjafi í daglegu lífi okkar, eru alls staðar frá farsímum og fartölvum til rafbíla. En hefur þú einhvern tíma velt því fyrir þér hvers vegna inni í litíum rafhlöðu er álpappír notaður sem jákvæður rafskautstraumsafnari, en koparþynna er notaður sem neikvæði rafskautstraumsafnari? Ástæðan fyrir þessu er bæði áhugaverð og vísindaleg.
Byrjum á leiðni. Kopar og ál eru bæði málmefni með framúrskarandi rafleiðni og eru tiltölulega hagkvæm. Innan litíumrafhlöðu er aðalverkefni jákvæðu og neikvæðu straumsafnanna að flytja raforku sem breytt er úr efnaorku á skilvirkan hátt. Kopar álpappír hefur náttúrulega orðið fyrsti kosturinn vegna frábærrar leiðni og hóflegs verðs.
Stöðugleiki er einnig mikilvægur þáttur í vali á kopar og álpappír. Ál myndar auðveldlega þétta oxíðfilmu í loftinu. Þessi filma kemur ekki aðeins í veg fyrir frekari oxun áls heldur veitir hún einnig lag af vörn fyrir ál í raflausninni. Kopar er aftur á móti nokkuð stöðugt í þurru lofti. Þessi stöðugleiki tryggir að kopar álpappírinn getur unnið stöðugt í langan tíma inni í litíum rafhlöðunni.
En það sem er áhugavert er að möguleiki jákvæðra og neikvæðra rafskauta litíumrafhlöðu ákvarðar sérstaka samsetningu álpappírs fyrir jákvæða rafskautið og koparþynnu fyrir neikvæða rafskautið. Möguleiki jákvæða rafskautsins er mikill og ef koparþynnur eru notaðar hér mun koparþynnan auðveldlega oxast. Oxunargeta áls er mikil og oxíðfilman á yfirborði þess hefur góð verndandi áhrif á innra álið. Þess vegna er betra val að nota álpappír á jákvæðu rafskautið.
Málmál hefur mjög mikla hvarfvirkni við litíum og myndar auðveldlega millivefssambönd, sem eyða miklu magni af litíum og eyðileggja uppbyggingu áls. Aftur á móti hefur kopar aðeins litla litíuminnsetningargetu við hleðslu og afhleðslu rafhlöðunnar og getur viðhaldið stöðugri uppbyggingu og rafefnafræðilegum eiginleikum, þannig að hann er hentugri sem straumsafnari fyrir neikvæða rafskautið.
Þess má geta að með stöðugri þróun litíum rafhlöðutækni minnkar þykkt kopar og álpappírs einnig stöðugt. Frá 16um á fyrstu dögum til 10um eða jafnvel 8um í dag, minnkar þykkt minnkun ekki aðeins þyngd og rúmmál rafhlöðunnar heldur eykur hún einnig orkuþéttleika rafhlöðunnar. Á sama tíma hefur grófleiki núverandi safnarayfirborðs einnig mikilvæg áhrif á frammistöðu rafhlöðunnar. Ósamhverf yfirborðsbygging getur leitt til ósamhverfu í snertiþoli húðunar og ósamræmis í bindistyrk og hefur þar með áhrif á endingartíma rafhlöðunnar.
Tilkoma natríumjónarafhlöður hefur fært nýja möguleika fyrir núverandi safnefni. Ólíkt litíumjónarafhlöðum er hægt að nota álpappír fyrir bæði jákvæða og neikvæða straumsafna natríumjónarafhlöðna. Þetta er vegna þess að ál og natríum gangast ekki undir blöndunarviðbrögð við litla möguleika. Þessi uppgötvun dregur ekki aðeins úr framleiðslukostnaði á natríumjónarafhlöðum heldur veitir hún einnig nýja möguleika fyrir framtíðarþróun þeirra.
Val á álpappír fyrir jákvæða rafskautið og koparþynnu fyrir neikvæða rafskaut litíumrafhlöðu er ekki tilviljun, heldur ákjósanlegasta samsetningin sem hefur verið vísindalega sýnt fram á og prófuð í reynd. Þessi samsetning tryggir ekki aðeins skilvirka og stöðuga notkun litíum rafhlöður, heldur veitir hún einnig stöðugan kraft fyrir ýmis rafeindatæki í daglegu lífi okkar.