लिथियम आयन बैटरियों में कॉपर फॉयल की बुनियादी बातें

तांबा पृथ्वी पर पाए जाने वाले सबसे आवश्यक धातुओं में से एक है। इसके बिना हम वे काम भी नहीं कर सकते जिन्हें हम सामान्य मानते हैं, जैसे कि लाइट जलाना या टीवी देखना। कंप्यूटरों के संचालन के लिए तांबा ही जीवन रेखा है। तांबे के बिना हम कारों में सफर नहीं कर सकते। दूरसंचार व्यवस्था ठप हो जाएगी। और लिथियम-आयन बैटरियां तो इसके बिना बिल्कुल भी काम नहीं करेंगी।

लिथियम-आयन बैटरी विद्युत आवेश उत्पन्न करने के लिए तांबा और एल्युमीनियम जैसी धातुओं का उपयोग करती हैं। प्रत्येक लिथियम-आयन बैटरी में एक ग्रेफाइट एनोड, धातु ऑक्साइड कैथोड होता है और इसमें इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग किया जाता है जो एक विभाजक द्वारा सुरक्षित होते हैं। बैटरी को चार्ज करने पर लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइट्स से होकर गुजरते हैं और कनेक्शन के माध्यम से भेजे गए इलेक्ट्रॉनों के साथ ग्रेफाइट एनोड पर एकत्रित हो जाते हैं। बैटरी को अनप्लग करने पर आयन वापस वहीं चले जाते हैं जहां से वे आए थे और इलेक्ट्रॉन सर्किट से गुजरने के लिए मजबूर हो जाते हैं जिससे विद्युत उत्पन्न होती है। बैटरी तब समाप्त हो जाती है जब सभी लिथियम आयन और इलेक्ट्रॉन कैथोड पर वापस आ जाते हैं।

तो, लिथियम-आयन बैटरी में तांबे की क्या भूमिका होती है? एनोड बनाते समय ग्रेफाइट को तांबे के साथ मिलाया जाता है। तांबा ऑक्सीकरण प्रतिरोधी होता है, जो एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें एक तत्व के इलेक्ट्रॉन दूसरे तत्व में चले जाते हैं। इससे जंग लग जाती है। ऑक्सीकरण तब होता है जब कोई रसायन और ऑक्सीजन किसी तत्व के साथ क्रिया करते हैं, जैसे कि पानी और ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर लोहा जंग पैदा करता है। तांबा मूल रूप से जंग से अप्रभावित रहता है।

तांबे की पन्नीकॉपर का उपयोग मुख्य रूप से लिथियम-आयन बैटरी में किया जाता है क्योंकि इसके आकार पर कोई प्रतिबंध नहीं है। आप इसे अपनी इच्छानुसार लंबा और पतला बना सकते हैं। कॉपर स्वभाव से ही एक शक्तिशाली करंट संग्राहक है, साथ ही यह करंट का समान वितरण भी सुनिश्चित करता है।

कॉपर फॉयल दो प्रकार की होती है: रोल्ड और इलेक्ट्रोलाइटिक। सामान्य रोल्ड कॉपर फॉयल का उपयोग सभी प्रकार के शिल्प और डिज़ाइनों में किया जाता है। इसे बेलन से दबाते हुए ऊष्मा देकर बनाया जाता है। तकनीकी उपयोग में आने वाली इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फॉयल बनाने की प्रक्रिया थोड़ी अधिक जटिल होती है। इसकी शुरुआत उच्च गुणवत्ता वाले कॉपर को अम्ल में घोलने से होती है। इससे एक कॉपर इलेक्ट्रोलाइट बनता है जिसे इलेक्ट्रोलाइटिक प्लेटिंग नामक प्रक्रिया द्वारा कॉपर पर चढ़ाया जा सकता है। इस प्रक्रिया में, विद्युत आवेशित घूर्णनशील ड्रमों में कॉपर फॉयल पर कॉपर इलेक्ट्रोलाइट चढ़ाने के लिए बिजली का उपयोग किया जाता है।

कॉपर फॉयल में भी कुछ कमियां हैं। कॉपर फॉयल मुड़ सकती है। ऐसा होने पर ऊर्जा संग्रहण और वितरण पर काफी असर पड़ सकता है। इसके अलावा, कॉपर फॉयल बाहरी स्रोतों जैसे विद्युत चुम्बकीय संकेतों, माइक्रोवेव ऊर्जा और अत्यधिक गर्मी से प्रभावित हो सकती है। ये कारक कॉपर फॉयल की कार्य करने की क्षमता को धीमा कर सकते हैं या पूरी तरह नष्ट भी कर सकते हैं। क्षार और अन्य अम्ल कॉपर फॉयल की प्रभावशीलता को कम कर सकते हैं। यही कारण है कि कंपनियां कॉपर फॉयल को कुछ खास तरह से डिज़ाइन करती हैं।सिवेनधातुओं से तांबे की पन्नी से बने विभिन्न प्रकार के उत्पाद तैयार किए जाते हैं।

उनके पास ऐसी कॉपर फॉइल है जो गर्मी और अन्य प्रकार के व्यवधानों से सुरक्षा प्रदान करती है। वे प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) और फ्लेक्सिबल सर्किट बोर्ड (एफसीबी) जैसे विशिष्ट उत्पादों के लिए कॉपर फॉइल बनाते हैं। स्वाभाविक रूप से, वे लिथियम-आयन बैटरी के लिए भी कॉपर फॉइल बनाते हैं।

लिथियम-आयन बैटरियां अब आम होती जा रही हैं, खासकर ऑटोमोबाइल में, क्योंकि ये टेस्ला द्वारा निर्मित इंडक्शन मोटर्स को शक्ति प्रदान करती हैं। इंडक्शन मोटर्स में कम चलने वाले पुर्जे होते हैं और इनका प्रदर्शन बेहतर होता है। उस समय उपलब्ध बिजली की ज़रूरतों को देखते हुए इंडक्शन मोटर्स को बनाना असंभव माना जाता था। टेस्ला ने अपनी लिथियम-आयन बैटरी सेल्स के ज़रिए इसे संभव कर दिखाया। प्रत्येक सेल अलग-अलग लिथियम-आयन बैटरियों से बना होता है, जिनमें से प्रत्येक में कॉपर फॉयल लगी होती है।

कॉपर फॉइल की मांग में काफी वृद्धि हुई है। कॉपर फॉइल बाजार ने 2019 में 7 अरब अमेरिकी डॉलर से अधिक का कारोबार किया और 2026 तक इसके 8 अरब अमेरिकी डॉलर से अधिक होने की उम्मीद है। इसका कारण ऑटोमोटिव उद्योग में हो रहे बदलाव हैं, जो आंतरिक दहन इंजनों से लिथियम-आयन बैटरी की ओर बढ़ रहे हैं। हालांकि, ऑटोमोबाइल उद्योग ही एकमात्र प्रभावित उद्योग नहीं होगा, क्योंकि कंप्यूटर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरण भी कॉपर फॉइल का उपयोग करते हैं। इससे कॉपर फॉइल की कीमत में और भी वृद्धि होगी।तांबे की पन्नीआने वाले दशक में इसमें वृद्धि जारी रहेगी।

लिथियम-आयन बैटरियों का पहला पेटेंट 1976 में हुआ था और इनका व्यावसायिक उत्पादन 1991 में शुरू हुआ। इसके बाद के वर्षों में, लिथियम-आयन बैटरियां अधिक लोकप्रिय हुईं और इनमें काफी सुधार हुए। ऑटोमोबाइल में इनके उपयोग को देखते हुए, यह कहना सुरक्षित है कि दहनशील ऊर्जा पर निर्भर दुनिया में इनके अन्य उपयोग भी होंगे, क्योंकि ये रिचार्जेबल और अधिक कुशल हैं। लिथियम-आयन बैटरियां ऊर्जा का भविष्य हैं, लेकिन कॉपर फॉइल के बिना ये कुछ भी नहीं हैं।