Исследователи Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США опубликовали всеобъемлющий обзор передовых технологий изготовления электродов. В исследовании, проведенном совместно Национальной лабораторией Ок-Ридж и Университетом Кейс Вестерн Резерв, отмечается, что в настоящее время разрабатываются передовые технологии обработки электродов для аккумуляторов, которые, как ожидается, сократят энергопотребление более чем вдвое.
Ли Цзяньлинь, руководитель проекта и соавтор Argonne, утверждает, что, хотя разные компании могут предпочитать разные технологии, сухая обработка электродов в настоящее время является наиболее перспективной технологией для коммерциализации и с наименьшими техническими препятствиями для массового внедрения.
Потребность в новых методах обусловлена ограничениями традиционной мокрой обработки. Традиционная обработка мокрых электродов требует смешивания проводящих материалов, электрохимически активных материалов и связующих материалов в растворителе с образованием суспензии, нанесения покрытия на металлическую фольгу, сушки в большой энергоемкой духовке, после чего сжатия в окончательную форму с помощью каландарного барабана и, наконец, сборки в аккумулятор. В частности, безопасная утилизация растворителей NMP увеличивает расходы на оборудование и эксплуатацию, а прекращение использования NMP может значительно снизить энергозатраты, материалы и площадь производственного оборудования.
В настоящее время наиболее конкурентоспособным является сухой процесс, который непосредственно прессует смешанный порошок материала аккумулятора в электродную мембрану без растворителей и сушильной печи, что позволяет снизить производственные затраты на 11% и энергопотребление на 46%, но требует дополнительных исследований стабильности связующего. Усовершенствованная влажная обработка заменяет растворитель NMP водой, что может снизить затраты на энергию на 25%, но все еще требует этапа сушки. Радиационное отверждение использует свет или электронный луч для быстрого отверждения специальной суспензии, что, как ожидается, снизит энергозатраты на 65% и сэкономит 85% заводского пространства, но долгосрочная стабильность материала еще предстоит изучить. 3D-печать создает индивидуальные электроды с минимальными отходами и подходит для нишевых приложений, но медленная и дорогостоящая, что не способствует массовому производству.
Тао Жуньмин, постдокторант Национальной лаборатории Аргонна и ведущий автор обзора, подытожил, что эти передовые технологии имеют огромный потенциал для снижения производственных затрат и помогают снизить цены на аккумуляторы для накопления энергии в электросетях и мобильных приложений. Исследование дает полный и объективный взгляд на новейшие технологии.
Кроме того, исследователи по всему миру работают над улучшением конструкции и эффективности электродов аккумуляторов. Недавно Институт медицинских исследований Макса Планка обнаружил, что использование металлического барха в качестве контактного материала для электродов аккумуляторов может значительно ускорить перенос заряда, делая толщину электродов в десять раз больше, чем современные стандарты.
