Побрзо и поевтино производство на електроди за батерии

Со нивниот нов процес на обложување, истражувачите од Карлсруе Институт за технологија од Германија успеаа да произведат електроди за литиум-јонски батерии според она што тврдат дека е рекордна брзина. Новиот процес го подобрува и квалитетот на електродите и ги намалува трошоците за производство.

За да се постигне ова, научниците многу внимателно ја разгледуваа облогата на електродата. Досега, производителите на електроди за батерии, го нанесуваа материјалот за електроди во форма на тенка паста на бакарна или алуминиумска фолија, во правоаголна шема. Оваа шема е прекината со кратки делови од необложена фолија, кои се од витално значење за празнење на електрони. За производство на овие делови, процесот на обложување треба постојано да се прекинува и да се започне одново.

Посебниот предизвик се состои во производството на остри рабови без размачкување на материјалот, додека се одржуваат големи брзини на производство. „Прецизноста на обложувањето на електродата е суштински фактор за ефикасноста и цената за производство на ќелии на батерии“, вели професорот Вилхелм Шабел од Институтот за термичко процесно инженерство – Тенка филм технологија (ТВТ-ТТТ), кој е одговорен за истражување на оваа област во Институт за технологија Карлсруе.

Побрзо обложување со мембранска млазница

Докторскиот истражувач Ралф Дием, кој работи во тимот на Шабел, успеа да направи пресуден напредок. Тој ја оптимизирал млазницата за електродата и ја опремил со осцилирачка мембрана која циклично запира и го рестартира поставувањето на пастата за обложување. „Оваа мембрана е многу полесна од механичките вентили, како резултат на што може да се достигнат кратки времиња на реакција и големи брзини“, објаснува Дием.

„Досега, брзините на производство беа ограничени на околу 30 до 40 метри во минута. Со новата технологија, достигнуваме до 150 метри во минута во обложувањето на електроди.” Друга предност е тоа што, со оглед на тоа што мембраната може да се контролира попрецизно за разлика од механичките вентили, квалитетот на производството е подобрен и стапката на отфрлање се намалува. На типична производна линија, можат да се произведуваат електродите за три пати повеќе ќелии за батерии, а со тоа се помага да се задоволи растечката побарувачка за електрична мобилност.

Оптимизирање на процесот на сушење

За производството на батерии како целина да има корист од побрзото обложување на електродите, процесот на производство исто така мора да се прилагоди на други места, бидејќи побрзото обложување бара пократко време на сушење. Инаку, делот за сушење, а со тоа и целиот погон ќе треба да се зголеми. Така, Институт за технологија Карлсруе спроведе фундаментално истражување за различни услови на сушење и го примени ова знаење за да го оптимизира процесот на сушење. Резултатот е време на сушење што е за 40% пократко, без негативно влијание врз својствата на електродата. Технологијата сега ќе биде развиена и подготвена за индустриско производство преку spin-off основан од Ралф Дием и неговиот тим.