據(jù)外媒報道,卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的研究團隊,采用新的涂層工藝,以創(chuàng)紀錄的速度生產鋰離子電池電極。同時,新工藝提高了電極質量,并降低生產成本。
生產電池電極時,電極材料以薄膏體的形式,在銅箔或鋁箔上涂成矩形。矩形旁邊是無涂層箔片,這是傳導電流的必要條件。為了生產這些型材,涂裝過程必須反復中斷并重新啟動。在極快的生產速度下,如何使材料不涂到矩形邊緣外,是很大的挑戰(zhàn)。對電極涂層來說,精準度是關鍵,即使是很小的生產誤差,也會導致電池無法使用。KIT的Wilhelm Schabel教授說:“由于產量低、廢品率高,目前的鋰離子電池價格遠高于實際價值。”
Schabel研究組的博士生Ralf Diehm的研究,現(xiàn)已取得決定性進展。他對生產電極材料用的噴嘴進行優(yōu)化,為其配備振動膜,以周期性停止并重新啟動膏體涂層應用。Diehm說:“這種薄膜比機械閥門輕得多,反應速度非常快,從而極大提高生產速度。以前,制造工藝的速度僅為每分鐘30到40米。采用新技術后,電極涂層可以達到每分鐘150米。“在電極生產中,減少機械部件,不僅可以加快生產速度,還具有進一步的優(yōu)勢:振動膜的控制比機械閥精確得多,可以提高生產質量,降低廢品率。
Philip Scharfer博士和Schabel教授研究這一課題已有數(shù)年。他解釋說,為了使電池生產從更快的電極涂層中獲益,生產過程還必須在其他地方進行調整。“涂層更快,干燥時間需要更短。否則,烘干機部分及整個系統(tǒng)就必須相應地擴大。“KIT對不同干燥條件進行基礎研究,優(yōu)化干燥過程,在保持電極性能的前提下,將干燥時間縮短了約40%。
這項技術大大降低了電池生產成本,有助于滿足日益增長的電動出行需求,現(xiàn)將從實驗室轉到工業(yè)生產。未來,KIT將與烏爾姆大學(Ulm University)合作開發(fā)電池。
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