Многое зависит от эффективного производства батарей, потому что потребность в электрической мобильности растет. Более быстрое производство приведет к огромной экономии средств. Исследовательская группа из Технологического института Карлсруэ (KIT) добилась самого быстрого производства электродов для литий-ионных батарей с новым процессом нанесения покрытия. В то же время новый процесс улучшает качество электродов и снижает производственные затраты.
Литий-ионные аккумуляторы стоят дороже, чем нужно было бы сегодня
При изготовлении электродов для аккумуляторов материал электродов наносится в виде тонкой пасты прямоугольной формы на фольгу из меди или алюминия. Картина прерывается короткими участками непокрытой пленки, которые необходимы для удаления электронов. Это также проблема, потому что процесс нанесения покрытия должен прерываться и возобновляться снова и снова для этих секций. Особой задачей является обеспечение острых кромок без размазывания материала и в то же время очень высоких скоростей производства.
Профессор Вильгельм Шабель из KIT объясняет: «Точность в покрытии электродов является очень важным фактором для эффективности и стоимости всего производства аккумуляторных элементов». Даже небольшие производственные ошибки делают аккумуляторные элементы непригодными для использования. «Из-за высокой утилизации и низкой пропускной способности литий-ионные батареи сегодня стоят дороже, чем это было бы на самом деле». Эта область, в частности, обеспечивает наибольшую экономию затрат на производство элементов, подчеркивает Шабель.
Смазать электроды почти в четыре раза быстрее
Докторант Ральф Дим в группе Шабеля теперь сделал решающее развитие. Он оснастил и разработал сопло для материала электрода с вибрирующей мембраной, которая циклически останавливается и начинает наносить пасту для нанесения покрытия. Diehm объясняет: «Поскольку эта мембрана намного легче механических клапанов, возможны очень быстрые времена реакции и, следовательно, высокие скорости». До сих пор производители ограничивались скоростями от 30 до 40 метров в минуту. «Благодаря новой технологии мы можем достигать до 150 метров в минуту при покрытии электродов».
Знания - конкурентное преимущество Будьте в курсе: с нашей новостной рассылкой, редакция электротехники AUTOMATISUNG информирует вас по понедельникам, вторникам и четвергам о темах, новостях и тенденциях в отрасли.
Подпишись сейчас
В дополнение к более высокой скорости производства устранение механических деталей в сопле для нанесения имеет и другие преимущества для производства электродов: поскольку мембрана может управляться гораздо более точно, чем механические клапаны, качество производства улучшается, а количество брака уменьшается. Теперь эта технология должна быть передана из лаборатории в промышленное производство в рамках выделения Ральфа Дайма и его команды.
Проблема: время высыхания
Тем не менее, все еще существует препятствие, так что более быстрое покрытие электродов также оказывает влияние на весь процесс производства батарей. Это объясняет доктор Филип Шарфер из KIT, который годами исследовал эту тему вместе с профессором Шабелем: «Более быстрое покрытие требует более короткого времени сушки. В противном случае секция сушилки и вся система должны были бы быть соответственно расширены ».
На основе фундаментальных исследований различных условий сушки в KIT уже была проведена основанная на знаниях оптимизация процесса сушки, которая сокращает время сушки примерно на 40 процентов при сохранении тех же свойств электродов. В исследовательском кластере "Prozell II", финансируемом Федеральным министерством образования и науки, эта работа теперь должна продолжаться совместно с партнерами из Университета Брауншвейга и Центра исследований солнечной энергии и водорода в Баден-Вюртемберге в Ульме.
Семинар «Аккумуляторы - основы и применение» обучает необходимым технико-экономическим основам доступных аккумуляторных технологий.