Батареи 70 лет топили в токсичных растворителях. Отказались, и ахнули: вот она — защита от деградации
NewsMakerУбрали один шаг из производства — случайно решили три проблемы разом.
Производство литий-ионных аккумуляторов давно упёрлось не только в химию, но и в технологию сборки. Исследователи из Инженерной школы молекулярной инженерии Университета Чикаго предложили сухой способ изготовления электродов, который, по их данным, делает батареи одновременно дешевле, экологичнее и устойчивее при работе на высоком напряжении.
Чтобы понять, в чём новизна, нужно разобраться, как обычно делают электрод для литий-ионной батареи. Активный материал, который хранит и отдаёт литий, смешивают с углеродной добавкой и полимерным связующим. Углерод нужен для проводимости: большинство активных материалов сами по себе проводят электричество плохо. Связующее выполняет роль «клея» — оно удерживает всё вместе и прикрепляет смесь к металлической фольге, которая служит токосъёмником.
В традиционном процессе эту смесь превращают в жидкую суспензию с использованием органических растворителей. Получается густая паста, её наносят на фольгу, затем высушивают и удаляют растворитель. Такой подход технологически отработан, но у него есть недостатки: токсичные растворители, энергозатратная сушка и ограничения по толщине слоя. Чем толще электрод, тем сложнее равномерно удалить растворитель и сохранить структуру без трещин и дефектов.
Сухая технология убирает стадию растворителя полностью. Компоненты смешиваются и формируются в твёрдый слой без перехода через жидкую фазу. Индустрия давно рассматривает такой метод как способ сократить стоимость и упростить производство. Однако команда из Чикаго обнаружила, что преимущества не ограничиваются экономикой и экологией.
Производство литий-ионных аккумуляторов давно упёрлось не только в химию, но и в технологию сборки. Исследователи из Инженерной школы молекулярной инженерии Университета Чикаго предложили сухой способ изготовления электродов, который, по их данным, делает батареи одновременно дешевле, экологичнее и устойчивее при работе на высоком напряжении.
Чтобы понять, в чём новизна, нужно разобраться, как обычно делают электрод для литий-ионной батареи. Активный материал, который хранит и отдаёт литий, смешивают с углеродной добавкой и полимерным связующим. Углерод нужен для проводимости: большинство активных материалов сами по себе проводят электричество плохо. Связующее выполняет роль «клея» — оно удерживает всё вместе и прикрепляет смесь к металлической фольге, которая служит токосъёмником.
В традиционном процессе эту смесь превращают в жидкую суспензию с использованием органических растворителей. Получается густая паста, её наносят на фольгу, затем высушивают и удаляют растворитель. Такой подход технологически отработан, но у него есть недостатки: токсичные растворители, энергозатратная сушка и ограничения по толщине слоя. Чем толще электрод, тем сложнее равномерно удалить растворитель и сохранить структуру без трещин и дефектов.
Сухая технология убирает стадию растворителя полностью. Компоненты смешиваются и формируются в твёрдый слой без перехода через жидкую фазу. Индустрия давно рассматривает такой метод как способ сократить стоимость и упростить производство. Однако команда из Чикаго обнаружила, что преимущества не ограничиваются экономикой и экологией.