卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的研究人員開發(fā)并成功測試了一種創(chuàng)新概念，用于同時對兩層電極進(jìn)行涂層和干燥。干燥時間可以減少到20秒以下，相當(dāng)于通常生產(chǎn)時間的一半到三分之一，而且不會造成電池的容量損失。在這個概念的幫助下，鋰離子電池的生產(chǎn)可以更加快速和低成本。

電動汽車將對未來的流動性具有核心意義。這將導(dǎo)致對功能強(qiáng)大且價格低廉的電池的需求不斷增長。在鋰離子電池中，電極層具有決定性的意義，因?yàn)檫@些活性材料儲存著能量。然而，電極的涂層和隨后的干燥造成了大部分的電池生產(chǎn)成本。降低成本的巨大潛力在于工藝工程。

由WilhelmSchabel教授和PhilipScharfer博士領(lǐng)導(dǎo)的薄膜技術(shù)（TFT）小組的研究人員已經(jīng)在這一領(lǐng)域進(jìn)行了多年的研究。他們已經(jīng)成功地大幅提高了鍍膜速度，并開發(fā)了一種創(chuàng)新的干燥工藝。現(xiàn)在，該小組已將涂層和干燥結(jié)合在一起，形成一個同步概念。該成果在《能源技術(shù)》雜志上報(bào)道，主要作者是KIT的博士研究員JanaKumberg。TFT在全球最大的電池研究平臺之一CELEST-烏爾姆和卡爾斯魯厄電化學(xué)儲能中心開發(fā)電極生產(chǎn)技術(shù)。

更便宜的生產(chǎn)

Schabel解釋說，我們的工作表明，原則上，我們可以管理所有需要的工藝步驟，以便在不影響質(zhì)量的情況下更快地生產(chǎn)電池，從而降低生產(chǎn)成本。在通常的電極干燥時間長達(dá)1分鐘和每分鐘100米以上的生產(chǎn)速度下，需要長的干燥線。對于具有高涂層重量的電極，這幾乎是不可行的，而且非常昂貴。新的概念是基于使用不同的活性材料的層，并同時應(yīng)用它們的想法。一層負(fù)責(zé)粘附，另一層負(fù)責(zé)特定容量。這種層結(jié)構(gòu)可以在非常高的干燥速率下進(jìn)行生產(chǎn)，干燥時間縮短到三分之一。

電極層中的具體屬性分布

盡管減少了干燥時間，但沒有發(fā)生容量損失。電池的續(xù)航能力保持不變，在所謂的3C循環(huán)，即20分鐘的快速充電時間的情況下也是如此。在他們的研究中，科學(xué)家們在陽極的厚度上應(yīng)用了不同的活性材料，其結(jié)果是在電極層中具體分布了不同的特性。通過這種方式，電極可以被定制并具有更好的機(jī)械和電化學(xué)性能。"我們已經(jīng)取得了第一個有希望的結(jié)果，現(xiàn)在，我們將致力于工業(yè)實(shí)施。目前，該小組正在研究如何將同步概念轉(zhuǎn)移到工業(yè)規(guī)模。為此，它測試了帶有高性能噴嘴和激光干燥模塊的純對流干燥。"Schabel說。

研究由聯(lián)邦教育和研究部（BMBF）在不同的研究集群項(xiàng)目中資助了超過500萬歐元。Schabel說："我們的研究表明，原則上有可能將電池的生產(chǎn)速度提高200%到300%。現(xiàn)在，這些成果正被轉(zhuǎn)移到其他材料上，并被用于優(yōu)化POLiS-Post鋰存儲卓越集群內(nèi)的鈉離子電池的電極。”