Более экологичный, дешевый, быстрый процесс зарядки без растворителей улучшает производство литий-ионных аккумуляторов

Исследовательская группа из Вустерского политехнического института (WPI) разработала не содержащий растворителей процесс изготовления электродов для литий-ионных аккумуляторов,Болееэкологичныйдешевыйбыстрыйпроцессзарядкибезрастворителейулучшаетпроизводстволитийионныхаккумуляторов которые более экологичны, дешевле и заряжаются быстрее, чем электроды, представленные в настоящее время на рынке. Это достижение может улучшить производство. аккумуляторов электромобилей. Результаты исследования были опубликованы в журнале Joule.

Ван Янь, научный сотрудник Вустерского политехнического института. Фото: Мэтт Бургос

Современные литий-ионные аккумуляторы заряжаются слишком медленно, и производители часто используют легковоспламеняющиеся, токсичные и дорогие растворители, что увеличивает время производства и затраты. Производственный процесс без растворителей позволяет производить электроды, емкость которых можно заряжать до 78% в течение минут 20. Он не требует растворителей, суспензий и длительного времени производства, что решает вышеуказанные недостатки.

Процесс производства сухой печати, разработанный исследовательской группой, позволяет избежать использования суспензий и токсичных растворителей, необходимых при производстве электродов традиционными методами производства, а также сокращает время сушки. Ван Янь, профессор кафедры машиностроения и материаловедения WPI, сказал, что новый процесс можно масштабировать и снизить затраты на производство электродов как минимум на 15%, а также производить электроды, которые заряжаются быстрее.

Коммерческие электроды для литий-ионных аккумуляторов обычно изготавливаются путем смешивания активных материалов, проводящих добавок, полимеров и органических растворителей в суспензию, которую наклеивают на металлическую подложку, сушат в печи, а затем разрезают на части. Используемый в батареях растворитель восстанавливается путем перегонки.

Напротив, новый процесс включает смешивание электрически заряженных сухих порошков вместе, чтобы они прилипали при распылении к металлической подложке, а затем электроды с сухим покрытием нагреваются и сжимаются роликами. По данным команды, отказ от традиционных процессов сушки и переработки растворителей может снизить потребление энергии при производстве аккумуляторов примерно на 47%.

Команда Ван Яня уже давно занимается улучшением литий-ионных аккумуляторов и сокращением количества отходов, которые они производят. Работы по разработке электродов финансировались Министерством энергетики США, Advanced Battery Alliance и Массачусетским центром чистой энергии. WPI подала заявку на патент на технологию производства, разработанную командой Ван Яня.

Точка зрения главного редактора

Исследования и разработки литий-ионных аккумуляторов на самом деле можно проследить еще с 1970-х годов, но так было до появления популярности электромобилей и смартфонов. и планшетные компьютеры, в которых литий-ионные аккумуляторы были настоящей рекламой. Преимущества литий-ионных аккумуляторов очевидны: высокое напряжение, длительный срок службы и низкая скорость саморазряда, что поддерживает их нынешний «статус», но технология их производства также сталкивается с различными проблемами, такими как увеличение плотности энергии, дальнейшее продление срока службы, снижение затраты и самое главное – повышение показателей безопасности. Благодаря постоянному появлению новых процессов, подобных описанному в этой статье, литий-ионные батареи будут иметь более широкие перспективы применения в будущем, и их роль в области энергетики будет становиться все более важной.