리튬이온 배터리 전극을 만드는 새로운 방법
새로운 제조 기술은 전기차 분야가 직면한 주요 장애물을 해결합니다. WPI(Worcester Polytechnic Institute) 연구원 Yan Wang이 이끄는 연구팀은 리튬 이온 배터리 전극을 생산하는 무용매 방법을 개척했습니다. 이 새로운 접근 방식은 현재 사용 가능한 전극보다 친환경적이고 비용 효율적이며 충전 속도가 빠른 전극을 만들어 잠재적으로 전기 자동차용 배터리 제조에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
팀은 진흙을 사용하는 전통적인 전극 생산 방법에 내재된 유해한 용매의 사용과 오랜 건조 시간을 피하는 건식 인쇄 제조 기술을 Joule 저널에 공개했습니다. WPI의 기계 및 재료 공학과에서 William B. Smith Dean 교수로 재직하고 있는 Wang은 혁신적인 공정이 확장 가능하며 전극 생산 비용을 15%까지 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 말했습니다. 또한, 이 방법으로 생산된 전극은 기존 방법으로 생산된 전극보다 더 빠른 속도로 충전될 수 있습니다.
Wang은 "현재 리튬 이온 배터리는 너무 느리게 충전되며 제조업체는 종종 가연성, 독성 및 고가의 용제를 사용하여 생산 시간과 비용이 증가합니다. 우리의 무용제 제조 공정은 이러한 단점을 해결합니다. 생산된 전극은 20분 만에 78% 용량까지 충전할 수 있으며, 이 모든 것은 용매, 슬러리 및 긴 생산 시간이 필요하지 않습니다. "
상업용 리튬 이온 배터리 전극은 일반적으로 활물질을 혼합하여 생산됩니다. , 전도성 첨가제, 폴리머 및 유기 용매를 사용하여 슬러리를 만든 다음 금속 기판에 붙여넣고 오븐에서 건조시킨 다음 조각으로 잘라 배터리에 사용합니다. 용매는 증류에 의해 회수된다.
반대로, 연구진의 공정에는 전기를 띤 건조 분말을 함께 혼합하여 금속 기판에 분사할 때 달라붙는 과정이 포함됩니다. 건조 코팅된 전극은 가열되고 롤러로 압축됩니다. 연구원들은 배터리 제조 시 전통적인 건조 및 용매 재활용 공정을 건너뛴 후 약 47% 더 적은 에너지를 사용한다고 보고했습니다.
Wang은 오랫동안 리튬 이온 배터리를 개선하고 배터리에서 발생하는 폐기물을 줄이는 데 주력해 왔습니다. 그는 배터리 재활용 기술을 개발하는 회사인 Ascend Elements를 공동 창립했습니다. Wang의 전극 제조 작업은 Advanced Battery Alliance LLC 및 매사추세츠 청정 에너지 센터와 협력하여 미국 에너지부의 자금 지원을 받았습니다. 이 프로젝트의 공동 작업자로는 WPI 및 Texas A&M University의 Yangtao Liu ’22(박사), 대학원생 Jinzhao Fu, 조교수 Ma Xiaotu, Panawan Vanaphuti ’22(박사) 및 Rui Wang ’23(박사)이 있습니다. 라이스 대학교, Microvast Corporation, Argonne National Laboratory 및 Brookhaven National Laboratory의 연구원.
WPI는 Wang 팀이 개발한 제조 기술에 대한 특허 신청서를 제출했습니다. 또한 Wang과 그의 협력자 중 한 명인 텍사스 A&M 대학의 Heng Pan은 Amperex Technologies Ltd.(ATL)와 협력하고 있는 벤처 지원 회사인 AM Batteries를 공동 설립하고 다른 회사와 협력하여 용제 생산 규모를 확대합니다. -무료 전극.