鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:684次 | 2019年06月29日
德國(guó)科學(xué)家研發(fā)新型電極生產(chǎn)工藝 或可生產(chǎn)固態(tài)防火電池
據(jù)外媒報(bào)道,德國(guó)德累斯頓弗勞恩霍夫材料與射線研究所(FraunhoferInstituteforMaterialandBeamTechnologyIWS)研究人員研發(fā)了一種新型生產(chǎn)工藝,可在未來(lái)實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保電池的生產(chǎn)。研究人員給儲(chǔ)能電池的電極涂上了一層干膜,而不是液體化學(xué)物質(zhì),該過(guò)程可節(jié)省能源,消除有毒溶劑。目前,芬蘭一家公司正在測(cè)試該項(xiàng)新技術(shù)。
目前,對(duì)更好、更經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能生產(chǎn)方式的需求正不斷上漲,特別是在德國(guó),所有主流汽車制造商都推出了雄心勃勃的電動(dòng)汽車計(jì)劃,也將導(dǎo)致電池的需求大幅上漲。目前為止,德國(guó)公司都一直從亞洲購(gòu)買電池,原因在于:首先,亞洲科技集團(tuán)在量產(chǎn)電池方面擁有多年經(jīng)驗(yàn);另一方面,德國(guó)等地電價(jià)很高,因而生產(chǎn)電池的成本很高。
不再具有有毒溶劑–電力成本更低
這正是弗勞霍恩夫研究人員想要改變的事實(shí):“我們的干燥轉(zhuǎn)移涂層工藝(drytransfercoatingprocess)旨在顯著降低電極涂層的工藝成本。”BenjaminSchumm博士表示:“電池制造商不再需要有毒且昂貴的溶劑,并且干燥涂層工藝還節(jié)省了能源成本。此外,我們的技術(shù)還促進(jìn)了電極材料的使用,此類材料很難甚至不可能用濕化學(xué)法進(jìn)行處理,但是此類材料卻是未來(lái)生產(chǎn)更高能量密度電池所必須的?!?/p>
芬蘭的試驗(yàn)工廠正式投產(chǎn)
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
芬蘭電池公司BroadBitBatteries正與IWS合作,在其艾斯波工廠啟動(dòng)了試點(diǎn)工廠,該工廠使用干電極材料而不是濕的糊狀物覆蓋電極。BroadBit公司正采用該工藝生產(chǎn)新型鈉離子電池。在實(shí)驗(yàn)室中,IWS已經(jīng)可以每分鐘涂覆數(shù)米的電極箔,展示了該技術(shù)可轉(zhuǎn)化成量產(chǎn)工藝的潛力。
濕化學(xué)法的局限性
目前為止,大多數(shù)電池生產(chǎn)商都通過(guò)復(fù)雜的濕化學(xué)工藝給電池電極涂覆涂層。首先,他們會(huì)將活性物質(zhì)(作用是釋放電池存儲(chǔ)的能量)與添加劑混合,制成糊狀。在該過(guò)程中,添加的有機(jī)溶劑非常昂貴而且通常有毒。一旦糊狀物涂覆在薄金屬箔上,一個(gè)更昂貴的工藝步驟就開(kāi)始了:要將幾十米長(zhǎng)的金屬箔上的涂膜烘干,然后再進(jìn)行進(jìn)一步加工,而干燥過(guò)程會(huì)產(chǎn)生昂貴的用電成本。
將分子結(jié)合形成蛛網(wǎng)
另一方面,干燥轉(zhuǎn)移涂層工藝技術(shù)在操作上不會(huì)有破壞生態(tài)且價(jià)格昂貴的工藝步驟,IWS工程師將活性材料與結(jié)合性聚合物混合,再在一個(gè)叫做“砑光機(jī)”的軋機(jī)上加工此干燥混合物。該體系中的剪切力會(huì)將整個(gè)分子鏈從粘合劑聚合物中撕裂出來(lái),撕裂出來(lái)的“纖維絲”與電極顆粒結(jié)合,就像蜘蛛網(wǎng)一樣,從而會(huì)讓電極材料具有穩(wěn)定性,并形成一個(gè)靈活的干燥電極材料層。接下來(lái),砑光機(jī)直接將100微米厚的薄膜層壓在鋁箔上,從而生產(chǎn)出電池電極。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
通往固態(tài)防火電池之路
BenjaminSchumm表示:“如此一來(lái),我們能夠加工新一代電池的材料,此類材料可能無(wú)法使用傳統(tǒng)工藝加工?!崩?,使用硫作為活性材料的儲(chǔ)能系統(tǒng),或是使用離子導(dǎo)電固體而不是易燃液體電解質(zhì)的固態(tài)電池。IWS科學(xué)家表示,此類電池與現(xiàn)在的鋰離子電池相比,在相同的體積下,能夠存儲(chǔ)更多能量。但是,此類固態(tài)電解質(zhì)在與溶劑接觸時(shí)會(huì)失去其功能性特征。無(wú)溶劑的涂層工藝明顯更適合生產(chǎn)此類儲(chǔ)能介質(zhì),在處理固態(tài)電池電解質(zhì)的過(guò)程中,研究人員通過(guò)使用粘合劑含量極低的干膜技術(shù),達(dá)到了重要的里程碑。
該工藝也可替代傳統(tǒng)的涂覆糊狀物的工藝
目前,工程師們旨在通過(guò)與工業(yè)合作伙伴合作,增強(qiáng)技術(shù),達(dá)到突破。例如,研究人員還在與Saueressig、INDEV、NetzschTrockenmahltechnik和Broad-BitBatteries等公司合作,以進(jìn)一步研發(fā)干燥轉(zhuǎn)移涂層工藝。BenjaminSchumm表示,長(zhǎng)期來(lái)看,該工藝具備極大地潛力,可替代傳統(tǒng)的基于糊狀物的電極生產(chǎn)工藝。
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