Сухой аккумуляторный процесс сводит к минимуму занимаемую площадь и потребление энергии

Jul 24, 2023

Кристиан Казарян | 10 июля 2023 г.

Одним из основных этапов процесса производства аккумуляторов является нанесение активного материала поверх металлической фольги для создания электрода. В активном материале происходят электрохимические реакции, позволяющие электроду накапливать, а затем выделять энергию при разряде элемента.

Сухой аккумуляторный электрод (DBE) — это новая концепция и технология в аккумуляторной промышленности, которая внедряет инновации в производство электродов по принципу «от порошка к пленке». Этот процесс сокращает время и энергию, а также сводит к минимуму необходимое пространство по сравнению с изготовлением мокрым способом (покрытие электродной фольги влажной химической суспензией).

Традиционный мокрый процесс — более сложный этап производства аккумуляторов. По данным компании Rheonics, занимающейся решениями для измерения жидкости, первым шагом в сборке является нанесение суспензии, содержащей активный материал, проводящий материал и полимерное связующее в растворителе, на медную пленку или алюминиевую пленку (приготовление суспензии и покрытие). Затем следует сушка, каландрирование и калибровка электродов.

Чтобы обеспечить желаемые электрохимические характеристики, многоэтапный процесс производства аккумуляторных электродов должен строго контролироваться. Пульпы представляют собой сложную суспензионную систему, содержащую значительный процент твердых частиц различных химических веществ, размеров и форм в высоковязкой среде.

Тщательное перемешивание навозной жижи необходимо для обеспечения ее однородности. Реологические свойства суспензий влияют на важные характеристики: стабильность суспензии, легкость смешивания и характеристики покрытия, которые влияют на готовые электроды. Состав и применяемые условия обработки могут влиять на реологию получаемой суспензии.

В последние пару лет процесс DBE стал широко известен как жизнеспособное решение сложного и трудоемкого традиционного мокрого процесса.

Литий-ионные аккумуляторы используются в электронике, игрушках, беспроводных наушниках, ручных электроинструментах, мелкой и крупной бытовой технике, электромобилях и системах хранения электрической энергии.

Maxwell Technologies, которая сейчас является частью Tesla, и другие компании, в том числе LiCap Technologies из Калифорнии и AM Batteries из Массачусетса, предлагают технологию сухого покрытия.

LiCap Technologies называет свой процесс технологией активированного сухого электрода. В декабре 2022 года LiCap заключила партнерское соглашение с Siemens и BW Papersystems (подразделение Barry-Wehmiller) о массовом производстве оборудования для производства сухих электродов.

Стратегическое партнерство будет производить и коммерциализировать инновационные системы производства сухих электродов для производства аккумуляторных элементов.

AM Batteries описывает свой процесс следующим образом:

Это всего лишь несколько компаний, которые углубились в DBE.

Только в этом году и Tesla, и Volkswagen начали использовать процесс DBE.

В марте 2023 г.Теславнедрила новый процесс производства аккумуляторов с сухим электродом, который он применяет в своей новой конструкции элементов 4680 следующего поколения.

Tesla получила технологию сухого процесса благодаря приобретению в 2019 году калифорнийского стартапа Maxwell Technologies, который заменяет традиционный и сложный этап производства аккумуляторов, включающий покрытие электродной фольги влажной химической суспензией (компания по производству электромобилей продала Maxwell Technologies в 2021 году компании UCPower, но придерживалась своей методологии технологического процесса с использованием сухих аккумуляторных электродов.)

В традиционном методе фольга с покрытием должна пройти длительный процесс сушки перед окончательной сборкой, а токсичные растворители, использованные в суспензии, должны быть восстановлены и утилизированы.

Tesla также считает, что процесс нанесения сухого покрытия может значительно сократить размер, стоимость, энергопотребление и продолжительность производственного цикла заводов по производству аккумуляторов, одновременно повышая плотность энергии и мощность аккумуляторных элементов.

Panasonic, один из партнеров Tesla по производству аккумуляторов, объявил в мае этого года, что откладывает массовое производство аккумуляторных элементов Tesla 4680, чтобы ввести «меры по повышению производительности». Информации о том, какие меры будут приняты, не было.