據(jù)外媒報道,德國德累斯頓弗勞恩霍夫材料與射線研究所(Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS)研究人員研發(fā)了一種新型生產(chǎn)工藝,可在未來實現(xiàn)高效、環(huán)保電池的生產(chǎn)。研究人員給儲能電池的電極涂上了一層干膜,而不是液體化學(xué)物質(zhì),該過程可節(jié)省能源,消除有毒溶劑。目前,芬蘭一家公司正在測試該項新技術(shù)。 目前,對更好、更經(jīng)濟(jì)的儲能生產(chǎn)方式的需求正不斷上漲,特別是在德國,所有主流汽車制造商都推出了雄心勃勃的電動汽車計劃,也將導(dǎo)致電池的需求大幅上漲。目前為止,德國公司都一直從亞洲購買電池,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;另一方面,德國等地電價很高,因而生產(chǎn)電池的成本很高?! 〔辉倬哂杏卸救軇?– 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:“我們的干燥轉(zhuǎn)移涂層工藝(dry transfer coating process)旨在顯著降低電極涂層的工藝成本?!?Benjamin Schumm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生產(chǎn)更高能量密度電池所必須的。” 芬蘭的試驗工廠正式投產(chǎn) 芬蘭電池公司BroadBit Batteries正與IWS合作,在其艾斯波工廠啟動了試點工廠,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。在實驗室中,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)商都通過復(fù)雜的濕化學(xué)工藝給電池電極涂覆涂層。首先,他們會將活性物質(zhì)(作用是釋放電池存儲的能量)與添加劑混合,制成糊狀。在該過程中,添加的有機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,一個更昂貴的工藝步驟就開始了:要將幾十米長的金屬箔上的涂膜烘干,然后再進(jìn)行進(jìn)一步加工,而干燥過程會產(chǎn)生昂貴的用電成本?! ⒎肿咏Y(jié)合形成蛛網(wǎng) 另一方面,干燥轉(zhuǎn)移涂層工藝技術(shù)在操作上不會有破壞生態(tài)且價格昂貴的工藝步驟,IWS工程師將活性材料與結(jié)合性聚合物混合,再在一個叫做“ 砑光機”的軋機上加工此干燥混合物。該體系中的剪切力會將整個分子鏈從粘合劑聚合物中撕裂出來,撕裂出來的“纖維絲”與電極顆粒結(jié)合,就像蜘蛛網(wǎng)一樣,從而會讓電極材料具有穩(wěn)定性,并形成一個靈活的干燥電極材料層。接下來, 砑光機直接將100微米厚的薄膜層壓在鋁箔上,從而生產(chǎn)出電池電極?! ⊥ㄍ虘B(tài)防火電池之路 Benjamin Schumm表示:“如此一來,我們能夠加工新一代電池的材料,此類材料可能無法使用傳統(tǒng)工藝加工?!崩纾褂昧蜃鳛榛钚圆牧系膬δ芟到y(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,能夠存儲更多能量。但是,此類固態(tài)電解質(zhì)在與溶劑接觸時會失去其功能性特征。無溶劑的涂層工藝明顯更適合生產(chǎn)此類儲能介質(zhì),在處理固態(tài)電池電解質(zhì)的過程中,研究人員通過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?! ≡摴に囈部商娲鷤鹘y(tǒng)的涂覆糊狀物的工藝 目前,工程師們旨在通過與工業(yè)合作伙伴合作,增強技術(shù),達(dá)到突破。例如,研究人員還在與Saueressig、INDEV、Netzsch Trockenmahltechnik和Broad-Bit Batteries等公司合作,以進(jìn)一步研發(fā)干燥轉(zhuǎn)移涂層工藝。Benjamin Schumm表示,長期來看,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。