Mejora del rendimiento de la batería de iones de litio con tecnología de proceso de flash compatible con rollo a rollo

Se ha desarrollado una tecnología del mundo primero mediante la introducción de un proceso de flash compatible con rollo a rollo en la fabricación de electrodos de batería secundaria, suprimiendo significativamente la degradación del rendimiento de los electrodos gruesos.

La investigación es publicado en el diario Pequeños métodos. Los hallazgos presentan una nueva posibilidad de reducir los costos de la batería al minimizar los materiales inactivos y simplificar el proceso de fabricación mientras aumenta la densidad y capacidad de energía, lo que hace que las baterías sean más pequeñas y ligeras.

El Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea (KIMM) ha desarrollado un electrodo Tecnología de activación que utiliza un proceso de flash de gran área ultra rápida para mitigar la gruesa degradación del electrodo. Usando el lecho de prueba a escala piloto, su compatibilidad con los procesos de rollo a rollo (R2R) se demostró con éxito.

Los electrodos gruesos ofrecen ventajas como alta densidad de energíamenos capas de paquete de baterías, una estructura simplificada y una mayor eficiencia de fabricación, lo que lleva a una reducción drástica en costos de producción.

Sin embargo, los electrodos gruesos también enfrentan desafíos, incluida una mayor resistencia al transporte de iones de litio y electrones y una penetración limitada de electrolitos, lo que conduce a una disminución del rendimiento electroquímico general, como la capacidad de la velocidad.

Para abordar estos problemas, el equipo de investigación introdujo un proceso de irradiación de la linterna en electrodos gruesos durante una duración instantánea de menos de un milisegundo. La reacción fototérmica activada por este proceso induce instantáneamente cambios como carbonización de aglutinante, expansión entre capas de material activo (grafito), mayor porosidad y un área interfacial de electrodo-electrolito agrandada.

Estas modificaciones químicas y estructurales mejoran el transporte de iones de litio y electrones al tiempo que mejoran la penetración de electrolitos, suprimiendo en última instancia la degradación del rendimiento de los electrodos gruesos.

Al utilizar las reacciones fototérmicas superficiales, esta tecnología evita que todo el electrodo grueso, incluido el colector de corriente, sea exposición prolongada a alta temperatura. Esto minimiza la descomposición del aglutinante, preservando la durabilidad mecánica al tiempo que evita el daño térmico relacionado con la oxidación al colector actual.

Esta tecnología es altamente compatible con los procesos de fabricación de rollo a rollo estándar y se espera que se pueda expandir a varios materiales de electrodos, incluidos los cátodos de níquel-cobalto-manganeso (NCM).

Además, el equipo de investigación de KIMM está aplicando y evaluando el proceso de flash en la etapa de secado del electrodo. Se ha confirmado que la tecnología puede reducir significativamente el consumo de energía y el tiempo de procesamiento requerido para el secado del electrodo al tiempo que induce simultáneamente los efectos de activación del electrodo.

Recientemente, en colaboración con los fabricantes de equipos de batería de iones de litio, el equipo ha estado desarrollando instalaciones a escala de producción masiva y evaluaciones de procesos de realización.

El investigador principal, el Dr. Kyoohee Woo de Kimm, declaró que, dado que la tecnología de activación de electrodos basada en flash es un proceso posterior al tratamiento compatible con la fabricación de rollo a rollo, se puede integrar fácilmente en las líneas e instalaciones de producción existentes.

En el futuro, el equipo tiene como objetivo mejorar la madurez de la tecnología y continuar las pruebas y la validación para facilitar su adopción por parte de la nom. iones de litio Fabricantes de baterías.