लिथियम आयन बैटरियों में कॉपर फ़ॉइल की मूल बातें

धरती पर सबसे ज़रूरी धातुओं में से एक है तांबा। इसके बिना, हम वे काम नहीं कर पाते जिन्हें हम सामान्य मानते हैं, जैसे लाइट जलाना या टीवी देखना। तांबा वह धमनियां हैं जो कंप्यूटर को काम करने में सक्षम बनाती हैं। तांबे के बिना हम कार में यात्रा नहीं कर पाएंगे। दूरसंचार पूरी तरह से बंद हो जाएगा। और लिथियम-आयन बैटरियां इसके बिना बिल्कुल भी काम नहीं करेंगी।

लिथियम-आयन बैटरियाँ विद्युत आवेश उत्पन्न करने के लिए तांबे और एल्युमीनियम जैसी धातुओं का उपयोग करती हैं। प्रत्येक लिथियम-आयन बैटरी में एक ग्रेफाइट एनोड, मेटल ऑक्साइड कैथोड होता है, और इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करता है जो एक विभाजक द्वारा संरक्षित होता है। बैटरी को चार्ज करने से लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइट्स के माध्यम से प्रवाहित होते हैं और कनेक्शन के माध्यम से भेजे गए इलेक्ट्रॉनों के साथ ग्रेफाइट एनोड पर एकत्र होते हैं। बैटरी को अनप्लग करने से आयन वापस वहीं चले जाते हैं जहाँ से वे आए थे और इलेक्ट्रॉनों को सर्किट से होकर जाने के लिए मजबूर किया जाता है जिससे बिजली बनती है। एक बार जब सभी लिथियम आयन और इलेक्ट्रॉन कैथोड में वापस आ जाते हैं तो बैटरी समाप्त हो जाएगी।

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

तांबे की पन्नीमुख्य रूप से लिथियम-आयन बैटरी में इसका उपयोग किया जाता है क्योंकि इसके आकार पर कोई प्रतिबंध नहीं है। आप इसे जितना चाहें उतना लंबा और जितना चाहें उतना पतला रख सकते हैं। तांबा अपने स्वभाव से एक शक्तिशाली करंट कलेक्टर है, लेकिन यह करंट के महान और समान फैलाव की भी अनुमति देता है।

कॉपर फॉइल दो तरह की होती है: रोल्ड और इलेक्ट्रोलाइटिक। आपके बेसिक रोल्ड कॉपर फॉइल का इस्तेमाल हर क्राफ्ट और डिज़ाइन के लिए किया जाता है। इसे रोलिंग पिन से दबाते हुए गर्मी डालने की प्रक्रिया के ज़रिए बनाया जाता है। इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फॉइल बनाना तकनीक में इस्तेमाल किया जा सकता है, जो थोड़ा ज़्यादा जटिल है। इसकी शुरुआत एसिड में उच्च गुणवत्ता वाले कॉपर को घोलने से होती है। इससे कॉपर इलेक्ट्रोलाइट बनता है जिसे इलेक्ट्रोलाइटिक प्लेटिंग नामक प्रक्रिया के ज़रिए कॉपर में मिलाया जा सकता है। इस प्रक्रिया में, विद्युत आवेशित घूर्णन ड्रम में कॉपर फॉइल में कॉपर इलेक्ट्रोलाइट को जोड़ने के लिए बिजली का उपयोग किया जाता है।

कॉपर फ़ॉइल में भी कई खामियाँ हैं। कॉपर फ़ॉइल टेढ़ी हो सकती है। अगर ऐसा होता है तो ऊर्जा संग्रह और फैलाव पर बहुत बुरा असर पड़ सकता है। इसके अलावा कॉपर फ़ॉइल बाहरी स्रोतों जैसे कि विद्युत चुम्बकीय संकेतों, माइक्रोवेव ऊर्जा और अत्यधिक गर्मी से प्रभावित हो सकती है। ये कारक कॉपर फ़ॉइल के ठीक से काम करने की क्षमता को धीमा कर सकते हैं या नष्ट भी कर सकते हैं। क्षार और अन्य अम्ल कॉपर फ़ॉइल की प्रभावशीलता को नष्ट कर सकते हैं। यही कारण है कि जैसी कंपनियाँसिवेनधातुओं से तांबे की पन्नी के विभिन्न प्रकार के उत्पाद बनाए जाते हैं।

उनके पास परिरक्षित तांबे की पन्नी है जो गर्मी और अन्य प्रकार के हस्तक्षेप से लड़ती है। वे प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) और लचीले सर्किट बोर्ड (एफसीबी) जैसे विशिष्ट उत्पादों के लिए तांबे की पन्नी बनाते हैं। स्वाभाविक रूप से वे लिथियम-आयन बैटरी के लिए तांबे की पन्नी बनाते हैं।

लिथियम-आयन बैटरियाँ आम होती जा रही हैं, खास तौर पर ऑटोमोबाइल में क्योंकि वे टेस्ला द्वारा उत्पादित इंडक्शन मोटरों को शक्ति प्रदान करती हैं। इंडक्शन मोटरों में कम चलने वाले हिस्से होते हैं और उनका प्रदर्शन बेहतर होता है। उस समय बिजली की ज़रूरतों के कारण इंडक्शन मोटरों को प्राप्त करना असंभव माना जाता था। टेस्ला अपनी लिथियम-आयन बैटरी कोशिकाओं के साथ ऐसा करने में सक्षम था। प्रत्येक सेल अलग-अलग लिथियम-आयन बैटरियों से बना होता है, जिनमें से सभी में तांबे की पन्नी होती है।

कॉपर फ़ॉइल की मांग काफी हद तक बढ़ गई है। 2019 में कॉपर फ़ॉइल का बाज़ार 7 बिलियन डॉलर से ज़्यादा अमेरिकी डॉलर का था और 2026 में इसके 8 बिलियन डॉलर से ज़्यादा अमेरिकी डॉलर तक पहुँचने की उम्मीद है। यह ऑटोमोटिव उद्योग में होने वाले बदलावों के कारण है जो आंतरिक दहन इंजन से लिथियम-आयन बैटरी पर स्विच करने का वादा कर रहे हैं। हालाँकि, ऑटोमोबाइल ही एकमात्र ऐसा उद्योग नहीं है जो प्रभावित होगा क्योंकि कंप्यूटर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स भी कॉपर फ़ॉइल का उपयोग करते हैं। यह केवल यह सुनिश्चित करेगा कि कीमत कम होतांबे की पन्नीआने वाले दशक में इसमें वृद्धि जारी रहेगी।

लिथियम-आयन बैटरियों का पहली बार 1976 में पेटेंट कराया गया था, और 1991 में इनका बड़े पैमाने पर व्यावसायिक उत्पादन किया गया। उसके बाद के वर्षों में, लिथियम-आयन बैटरियाँ अधिक लोकप्रिय हो गईं और उनमें काफी सुधार किया गया। ऑटोमोबाइल में उनके उपयोग को देखते हुए, यह कहना सुरक्षित है कि दहनशील ऊर्जा पर निर्भर दुनिया में उन्हें अन्य उपयोग मिलेंगे क्योंकि वे रिचार्जेबल और अधिक कुशल हैं। लिथियम-आयन बैटरियां ऊर्जा का भविष्य हैं, लेकिन वे तांबे की पन्नी के बिना कुछ भी नहीं हैं।