Немецкие ученые разработали новый процесс производства электродов, который может производить твердотельные огнестойкие батареи

(Источник изображения: IWS)

По данным зарубежных СМИ Исследователи из Института материалов и лучевой технологии Фраунгофера IWS в Дрездене,Немецкиеученыеразработалиновыйпроцесспроизводстваэлектродовкоторыйможетпроизводитьтвердотельныеогнестойкиебатареи Германия, разработали новый производственный процесс, который может обеспечить эффективное и экологически безопасное производство аккумуляторов в будущем. Исследователи покрыли электроды аккумуляторной батареи сухой пленкой, а не жидкими химикатами. Этот процесс экономит энергию и исключает использование токсичных растворителей. В настоящее время финская компания тестирует эту новую технологию.

Спрос на лучшие и более экономичные способы хранения энергии в настоящее время растет, особенно в Германии, где все крупные производители автомобилей запустили амбициозные планы по созданию электромобилей, что также приведет к разработке аккумуляторов. хлынуло. Пока что немецкие компании покупают батареи в Азии.Причины: во-первых, азиатские технологические группы имеют многолетний опыт массового производства батарей; с другой стороны, цены на электроэнергию в таких местах, как Германия, высоки, поэтому стоимость производства аккумуляторов высока.

Больше никаких токсичных растворителей – меньше затрат на электроэнергию

Это именно то, что исследователи Frauhoenf хотят изменить: «Наш процесс нанесения покрытия сухим переносом предназначен для значительного снизить затраты на процесс нанесения покрытий на электроды». Доктор Бенджамин Шумм сказал: «Производителям аккумуляторов больше не нужны токсичные и дорогие растворители, а процесс нанесения сухого покрытия также экономит энергию. Кроме того, наша технология облегчает использование электродных материалов, которые трудно или даже невозможно перерабатывать с помощью влажной химии, но они необходимы для производства батарей с более высокой плотностью энергии в будущем».

Пилотный завод в Финляндии официально начинает производство

Финская компания по производству аккумуляторов BroadBit Batteries в партнерстве с IWS запускает на своем предприятии в Эспоо пилотную установку, в которой используется сухой материал электродов, а не влажная паста, покрывающая электроды. BroadBit использует этот процесс для производства новых натрий-ионных батарей. В лаборатории IWS уже может покрывать несколько метров электродной фольги в минуту, демонстрируя потенциал этой технологии для внедрения в процесс массового производства.

Ограничения влажных химических методов

До сих пор большинство производителей аккумуляторов наносили покрытия на электроды аккумуляторов посредством сложных влажных химических процессов. Сначала они смешивают активный материал (который высвобождает энергию, запасенную в батарее) с добавками, чтобы получить пасту. Органические растворители, добавляемые в этом процессе, очень дороги и часто токсичны. После того, как паста нанесена на тонкую металлическую фольгу, начинается более дорогостоящий этап процесса: пленку покрытия на металлической фольге длиной в десятки метров необходимо высушить перед дальнейшей обработкой, а процесс сушки требует дорогостоящих затрат на электроэнергию. .

Объединение молекул в паутину

С другой стороны, технология нанесения покрытия сухим переносом работает без экологически вредных и дорогостоящих технологических этапов, инженеры IWS смешивают активные материал со связующими полимерами и обрабатываем сухую смесь на прокатном стане, называемом «каландром». Сила сдвига в этой системе вырвет всю молекулярную цепь из связующего полимера, а разорванные «волокна» соединятся с частицами электрода, подобно паутине, что сделает материал электрода стабильным и образует гибкую структуру. слой сухого электродного материала. Затем каландром ламинировали пленку толщиной 100 микрон непосредственно на алюминиевую фольгу для изготовления электрода батареи.

Путь к твердотельным огнестойким батареям

Бенджамин Шумм сказал: «Таким образом, мы сможем обрабатывать материалы для батарей нового поколения». Например, системы хранения энергии, в которых в качестве активного материала используется сера, или твердотельные батареи, в которых вместо легковоспламеняющихся жидких электролитов используются твердые вещества, проводящие ионы. Ученые IWS заявили, что такие батареи могут хранить больше энергии в том же объеме, чем нынешние литий-ионные батареи. Однако такие твердые электролиты теряют свои функциональные характеристики при контакте с растворителями. Процессы нанесения покрытий без растворителей явно более подходят для производства таких носителей энергии, и исследователи достигли важной вехи в процессе обработки электролитов твердотельных аккумуляторов, используя технологию сухой пленки с чрезвычайно низким содержанием связующего.

Этот процесс также может заменить традиционный процесс нанесения пасты

В настоящее время инженеры стремятся усовершенствовать технологию, работая с промышленными партнерами, достигая прорыва. Например, исследователи также работают с такими компаниями, как Saueressig, INDEV, Netzsch Trockenmahltechnik и Broad-Bit Batteries, над дальнейшей разработкой процесса нанесения покрытия методом сухого переноса. Бенджамин Шумм заявил, что в долгосрочной перспективе этот процесс имеет большой потенциал и может заменить традиционный процесс производства электродов на основе пасты.

Источник: Gasgoo