改進的處理電池電極的技術證明了將能量削減加倍的希望。

許多市場測試表明，在接下來的五年中，從個人電動設備到網格尺度上的能源對所有人的鋰離子電池的需求大大增加。

為了滿足這一需求，電池的生產應更快，便宜，更可靠，能源密集型且浪費較低。鋰離子電池生產的關鍵部分，有一個重要的位置，可改善電極的加工和製造。

為了促進該領域的成就，美國能源部國家能源部國家實驗室（DOE）進行了全面的研究人員 審查 有關處理電極的高級技術的科學文獻。結果發表在期刊上 自然評論清潔技術場地

Argon團隊與Oak -Riga國家實驗室和Case Western Reserv University（CWRU）的國家實驗室合作。

該評論列出了四類技術的最新發展，優勢和缺點。它還加深了他們的設備，操作和工具。最後，他提供了未來技術趨勢的想法。

該評論不支持任何特定的技術，而是向電池行業和研究界提供了有關需要解決以加速商業化的關鍵技術障礙的信息。

Runmit Tao說：“這些先進的技術展示了降低生產成本的巨大前景，這可以幫助降低網絡中的能源和電池的存儲價格。”

“我們的研究為處理電極提供了完整的，客觀的藝術類型。”

Tao and Co- Zhijia Du（前科學家Ornl，現在是Safire電池的總監）和Jianglin Lee（計劃和能源轉型的負責人）是該領域的主要專家。在過去的十年中，他們發表了許多有關電化學和電極處理材料方面的技術工作。

對電極通常處理的限制

濕電極的常規處理包括混合導電材料，電化學活性材料和溶劑中的粘合劑以形成懸浮液。

然後，懸浮液在金屬箔上不同，並在烤箱中加熱。乾燥過程去除溶劑並形成固體電極。最後，Calender機器使用視頻以最終形狀壓縮電極。最終，電極組裝在電池中。

濕處理的主要缺點是它依賴於稱為N-甲基吡咯烷酮（NMP）的有毒有機溶劑。去除溶劑的干燥過程是非常有能量的，這增加了大量成本。

為了最大程度地減少環境影響，有必要恢復溶劑，需要額外的設備和運營成本。消除NMP的使用可以顯著降低能量和材料，並遵守生產設備。

該評論涵蓋了四類高級處理技術：

1 先進的濕處理 使用類似的設備進行常規濕處理。使用水而不是NMP作為溶劑，該方法可以將能源成本降低25％。研究表明，它可以產生具有良好性能的均勻電極。但是，這仍然需要基於烤箱的能量密集型乾燥。此外，電池的某些材料可能需要更改以改善其與水的兼容性。

2。 p 輻射固化紫外線或電子射線用於由小型前身分子製成的側面。輻射使分子與聚合物（具有重複化學單元的大分子）連接。

這種方法可以大大減少並有可能消除溶劑和爐子的使用。結果，這要比通常的濕加處理要快得多，可以將能源成本降低65％，並且需要減少85％的工廠。然而，需要進行其他研究來評估聚合物與電池其他組件的穩定性和兼容性。

紫外線方法只能產生薄電極。較厚的電極將需要單獨固化幾層。這可能會對電池的性能產生負面影響。電子光束方法將需要更昂貴的設備和新的專業安全安全程序的開發。

3。 p 乾燥加工混合粉末通過滾筒形成固體電極膜。消除對溶劑的需求和乾燥的能量強度，相對於通常的濕加工，該方法可以將生產成本降低11％，將能源的使用降低了46％。關鍵的技術問題是，基於碳和低電子電導率的負電極中粘合劑的穩定性有限。

陶說：“這些問題可以通過研究具有各種顆粒，形狀和結構的材料來解決。” “對研究的另一個重要需求是設備修改，以改善壓縮前乾燥粉末混合的方式。”

4 3d -toy 使用諸如墨水和材料直接拼寫之類的方法來製造電極。該方法的主要優點是它能夠生產具有最小廢物的電極和結構的單個精確形式的能力。這可能使其成為用於利基應用程序應用的高度有價值電池的理想選擇。 3D打印的缺點 – 生產速度緩慢和昂貴的印刷設備。

所有這些技術都證明了商業化的前景。 Lee說：“各種公司在這些高級處理技術方面可能會有不同的偏好，具體取決於其集中的特定電池。”

根據Lee的說法，乾燥加工的剩餘技術障礙最少，顯然最接近大規模的商業化。實際上，幾年來，幾家領先的公司探索了用於電池的干燥加工的使用。