سبزتر، ارزان‌تر و شارژ سریع‌تر – راهی جدید برای تولید الکترودهای باتری لیتیوم یونی
تکنیک تولید جدید با یک مانع کلیدی پیش روی بخش خودروهای الکتریکی مقابله می کند.
یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی Yan Wang، محققی از موسسه پلی تکنیک Worcester (WPI)، یک روش بدون حلال برای تولید الکترودهای باتری لیتیوم یونی را پیشگام کرده است. این رویکرد جدید الکترودهای سبزتر، مقرون به صرفه‌تر و شارژ سریع‌تر را در مقایسه با الکترودهایی که در حال حاضر در دسترس هستند تولید می‌کند، که به طور بالقوه انقلابی در تولید باتری برای وسایل نقلیه الکتریکی ایجاد می‌کند.
این تیم از یک تکنیک تولید چاپ خشک در مجله Joule پرده برداری کرد که استفاده از حلال های مضر و دوره های خشک شدن گسترده ذاتی روش های سنتی تولید الکترود که از دوغاب استفاده می کنند را دور می زند. وانگ که سمت پروفسور WPI William B. Smith Dean را در گروه مهندسی مکانیک و مواد دارد، اظهار داشت که این فرآیند نوآورانه مقیاس پذیر است و به طور بالقوه می تواند هزینه های تولید الکترود را تا 15٪ کاهش دهد. علاوه بر این، الکترودهای تولید شده از طریق این روش می‌توانند با سرعت بیشتری نسبت به الکترودهایی که با روش‌های معمولی ایجاد می‌شوند، شارژ شوند.
وانگ می‌گوید: باتری‌های لیتیوم یون فعلی خیلی کند شارژ می‌شوند و سازندگان معمولاً از حلال‌های قابل اشتعال، سمی و گران قیمت استفاده می‌کنند که زمان و هزینه تولید را افزایش می‌دهند. فرآیند تولید بدون حلال ما با تولید الکترودهایی که تا 78 درصد ظرفیت در 20 دقیقه شارژ می‌شوند، بدون نیاز به حلال‌ها، دوغاب‌ها و زمان تولید طولانی، این معایب را برطرف می‌کند.
یان وانگ، محقق موسسه پلی تکنیک ورستر. اعتبار: مت بورگوس
الکترودهای باتری لیتیوم یونی تجاری معمولاً با مخلوط کردن مواد فعال، افزودنی‌های رسانا، پلیمرها و حلال‌های آلی برای ایجاد دوغابی ساخته می‌شوند که روی یک بستر فلزی چسبانده می‌شود، در اجاق خشک می‌شود و برای استفاده در باتری‌ها به قطعات بریده می‌شود. حلال ها از طریق تقطیر بازیافت می شوند.
در مقابل، فرآیند محققان شامل مخلوط کردن پودرهای خشکی بود که دارای بار الکتریکی بودند تا وقتی روی یک بستر فلزی اسپری شوند، بچسبند. سپس الکترودهای با پوشش خشک حرارت داده شده و با غلتک فشرده شدند. محققان گزارش کردند که نادیده گرفتن فرآیند خشک کردن معمولی و بازیابی حلال، مصرف انرژی تولید باتری را تا 47 درصد کاهش می دهد.
مرجع: “الکترودهای تولید شده بدون حلال رول به رول برای باتری های شارژ سریع” توسط Yangtao Liu، Xiangtao Gong، Chinmoy Podder، Fan Wang، Zeyuan Li، Jianzhao Liu، Jinzhao Fu، Xiaotu Ma، Panawan Vanaphuti، Rui W اندرو هیت، یاووز ساوساتلی، ژنژن یانگ، مینگیوان جی، واه-کیت لی، برایان یونموتو، مینگ تانگ، هنگ پان و یان وانگ، 10 مه 2023، ژول. DOI: 10.1016 /
j.joule.20026.0
وانگ مدت‌هاست که روی بهبود باتری‌های لیتیوم یونی و کاهش ضایعات ایجاد شده توسط آنها تمرکز کرده است. او یکی از بنیانگذاران شرکت Ascend Elements است که در حال توسعه فناوری های بازیافت باتری است. کار تولید الکترود وانگ توسط وزارت انرژی با کنسرسیوم باتری پیشرفته ایالات متحده LLC و مرکز انرژی پاک ماساچوست تامین شده است. همکاران این پروژه عبارتند از یانگتائو لیو ’22 (دکتری)، دانشجوی فارغ التحصیل جینژائو فو، استادیار پژوهشی شیائوتو ما، پاناوان واناپوتی ’22 (دکتری)، و روی وانگ ’23 (دکتری)، همه WPI؛ و محققان دانشگاه A&M تگزاس، دانشگاه رایس، شرکت Microvast، آزمایشگاه ملی آرگون، و آزمایشگاه ملی بروکهاون.
WPI یک درخواست ثبت اختراع در مورد فناوری تولید توسعه یافته توسط تیم Wang ثبت کرده است. علاوه بر این، وانگ و یکی از همکارانش، هنگ پان از دانشگاه A&M تگزاس، AM Batteries Inc. را تأسیس کردند، یک شرکت سرمایه‌گذاری که با Amperex Technology Limited (ATL) و سایر شرکت‌ها برای افزایش مقیاس الکترود بدون حلال کار می‌کند.
منبع: https://scitechdaily.com
دیدگاهتان را بنویسید