KarlsruheInstitute of Technology (KIT)的研究人員已經開發並成功測試了一種兩(liang) 層電極同時塗覆和幹燥的創新概念。幹燥時間可縮短至20秒以下，相當於(yu) 平時生產(chan) 時間的一半，減少到三分之一，電池無容量損失。在這一概念的幫助下，鋰離子電池的生產(chan) 速度更快，成本更低。研究結果發表在《能源技術》雜誌上。

多層電極截麵的掃描電子顯微鏡:不同的活性材料用於(yu) 層，並同時應用。來源：Joyce Schmatz, MaP - Microstructures and Pores GmbH, and JanaKumberg, KIT

電動汽車將是未來交通的關(guan) 鍵。這將導致對大功率廉價(jia) 電池的需求不斷增長。在鋰離子電池中，電極層具有決(jue) 定性的重要性，因為(wei) 這些活性材料儲(chu) 存能量。然而，塗層和隨後的電極幹燥造成電池生產(chan) 成本的大部分。降低成本的巨大潛力在於(yu) 過程工程。

參考漿液的低溫- bib - sem顯微圖

以WilhelmSchabel教授和PhilipScharfer博士為(wei) 首的薄膜技術(TFT)小組的研究人員已經在這一領域進行了多年的研究。他們(men) 已經成功地大大提高了塗覆速度，並開發了一種創新的幹燥工藝。現在，該團隊將塗層和幹燥結合在一起。該研究結果發表在《能源技術》雜誌上，主要作者是KIT的博士研究員Jana Kumberg。TFT在全球最大的電池研究平台之一——Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe電化學儲(chu) 能中心開發電極生產(chan) 技術。

更便宜的生產(chan)

Schabel解釋說:“我們(men) 的工作表明，原則上，我們(men) 管理了生產(chan) 電池所需的所有步驟，從(cong) 而在未來不影響質量的情況下以更低的成本生產(chan) 電池。”在通常的電極幹燥時間高達1分鍾，生產(chan) 速度每分鍾100米以上，需要很長的幹燥線。對於(yu) 具有高鍍層重量的電極，這是很難實現的，而且非常昂貴。新概念是基於(yu) 使用不同的活性材料，並同時應用它們(men) 的想法。一層負責粘附，另一層負責特定容量。這種層狀結構使製造在非常高的幹燥速度，幹燥次數縮短到三分之一。

插圖2電極測試:在3C快充情況下，快幹多層和慢幹單層容量無差異。正如所料，迅速幹燥的單層表現出相當大的損失。來源：Jana Kumberg, KIT

電極層的特性分布

盡管減少了幹燥時間，沒有能力損失發生。電池的續航時間保持不變，也適用於(yu) 所謂的3C循環，即20分鍾的快速充電。在他們(men) 的研究中，科學家們(men) 在陽極的厚度上應用了不同的活性材料，因此不同的性能分布在電極層中。通過這種方式，電極可以定製，並具有更好的機械和電化學性能。“我們(men) 已經取得了首批有希望的成果，”Schabel說。“現在，我們(men) 將致力於(yu) 工業(ye) 實施。”目前，該集團正致力於(yu) 將同步概念轉化為(wei) 工業(ye) 規模。為(wei) 此，它測試了純對流幹燥與(yu) 高性能噴嘴和激光幹燥模塊。

圖3 活性材料的選擇以及混合過程對料漿的微觀結構和幹燥電極的微觀結構有很大的影響。對該結構的了解有助於(yu) 理解活性物質和添加劑之間的相互作用。因此，不同漿液在幹燥前的微觀結構通過低溫-寬離子束(BIB) -掃描電子顯微鏡(SEM)進行了說明，如圖所示。活性材料和粘結劑建立的網絡在這些顯微照片中清晰可見。為(wei) 了更好地理解，在每張概覽圖(紅色矩形)中突出顯示了各自漿體(ti) 中CMC網絡形成的一些示例性結構。

圖5 低溫bib - sem截麵的製備過程如圖1所示。漿液被塗上一層，然後直接用氮泥漿凍結。用金剛石鋸和BIB在低溫條件下製備橫截麵。在表麵毛細管中的溶劑被升華而不改變非揮發性成分的結構。

聯邦教育和研究部(BMBF)在不同的研究集群項目中提供超過500萬(wan) 歐元的研究資金。Schabel說:“我們(men) 的研究表明，原則上可以將電池的生產(chan) 速度提高兩(liang) 到三倍。”現在，研究結果被轉移到其他材料上，並用於(yu) 優(you) 化poly - post鋰存儲(chu) 集群內(nei) 鈉離子電池的電極。

來源Reduced Drying Time of Anodes for Lithium‐IonBatteries through Simultaneous Multilayer Coating, EnergyTechnology (2021). DOI: 10.1002/ente.202100367