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科技日報(bào)記者 張夢然
美國伍斯特理工學(xué)院（WPI）研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種無溶劑工藝來制造鋰離子電池電極，這種電極比目前市場上的電極更環(huán)保、更便宜、充電更快，這一進(jìn)步可改善電動汽車電池的制造。研究成果發(fā)表在《焦耳》雜志上。
伍斯特理工學(xué)院研究員王巖。圖源：馬特·布爾戈斯
目前的鋰離子電池充電太慢，制造商通常使用易燃、有毒和昂貴的溶劑，這增加了生產(chǎn)時間和成本。而無溶劑制造工藝可生產(chǎn)出20分鐘內(nèi)充電到78%容量的電極，其不需要溶劑、漿料和較長的生產(chǎn)時間，解決了以上缺點(diǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的干印制造工藝，避免了使用漿料和傳統(tǒng)生產(chǎn)方法制造電極時所需的有毒溶劑，同時縮短了干燥時間。WPI機(jī)械與材料工程系教授王巖表示，新工藝可擴(kuò)大規(guī)模，將電極制造成本降低至少15%，同時還生產(chǎn)出充電速度更快的電極。
商用鋰離子電池電極通常通過將活性材料、導(dǎo)電添加劑、聚合物和有機(jī)溶劑混合制成漿料，該漿料粘貼到金屬基板上，在烤箱中干燥，然后切成碎片用于電池，溶劑則通過蒸餾回收。
相比之下，新工藝涉及將帶電的干粉混合在一起，以便它們在噴涂到金屬基材上時會黏附，然后干涂電極被加熱和用滾筒壓縮。團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，跳過傳統(tǒng)的干燥和溶劑回收過程，估計(jì)可將電池制造的能源使用量減少47%。
長期以來，王巖團(tuán)隊(duì)一直專注于改進(jìn)鋰離子電池并減少它們產(chǎn)生的廢物。電極研制工作得到了美國能源部、美國先進(jìn)電池聯(lián)盟公司和馬薩諸塞州清潔能源中心資助。WPI已經(jīng)就王巖團(tuán)隊(duì)開發(fā)的制造技術(shù)提交了專利申請。
總編輯圈點(diǎn)
鋰離子電池的研發(fā)其實(shí)可追溯到20世紀(jì)70年代，但直到電動汽車、智能手機(jī)、平板電腦的普及，鋰離子電池才得到真正推廣。鋰離子電池的優(yōu)勢顯而易見：高電壓、長壽命和低自放電率，這些都支撐了它如今的“地位”，但其制造技術(shù)也面臨著多種挑戰(zhàn)，譬如，提高能量密度、進(jìn)一步延長壽命、降低成本，以及最重要的——提高安全性能。隨著類似本文中新工藝的不斷出現(xiàn)，鋰離子電池未來將會擁有更廣闊的應(yīng)用前景，并且在能源領(lǐng)域的作用將會越來越重要。
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