Точные края при новой рекордной скорости: новый процесс значительно увеличивает производственную мощность электродов батареи. (Фото: Ральф Дим, KIT)
30.07.2019 - Используя новый процесс нанесения покрытия, исследовательская группа из Технологического института Карлсруэ (KIT) достигла самого быстрого на сегодняшний день производства электродов для литий-ионных батарей. В то же время новый процесс улучшает качество электродов и снижает производственные затраты.
При изготовлении электродов для аккумуляторов материал электродов наносится в виде тонкой пасты прямоугольного рисунка на лист меди или алюминия. Прервана картина коротких участков пленки без покрытия, которые необходимы для рассеяния электронов. Для этих участков процесс нанесения покрытия должен быть снова прерван и возобновлен. Особой проблемой является предоставление острых кромок без размазывания материала при очень высоких скоростях производства. «Точность нанесения покрытия на электроды является ключевым фактором эффективности и стоимости производства элементов батареи», - говорит профессор Вильгельм Шабель из Института технологии термических процессов - технологии тонких пленок (TVT-TFT), который отвечает за исследования в KIT. есть. «Даже небольшие производственные ошибки делают батареи бесполезными. Из-за высокой скорости брака и низкой пропускной способности литий-ионные аккумуляторы сегодня стоят дороже, чем они на самом деле требуют. «Именно эта область обеспечивает наибольшую экономию средств при производстве элементов», - подчеркивает Шабель.
Более быстрое покрытие с помощью мембранного сопла
Докторант Ральф Дим сделал решающее развитие в группе Шабеля. Он оборудовал и разработал сопло для материала электрода с вибрирующей мембраной, которая циклически останавливает и возобновляет нанесение пасты для нанесения покрытия. «Поскольку эта мембрана намного легче механических клапанов, возможно очень быстрое время реакции и, следовательно, высокая скорость», - объясняет Дим. «До сих пор производители ограничивались скоростями от примерно 30 до метров 40 в минуту. С помощью новой технологии мы можем достигать до 150 метров в минуту при покрытии электродов. "В дополнение к более высоким производственным скоростям устранение механических деталей в сопле для нанесения имеет еще больше преимуществ для производства электродов: так как диафрагмой можно управлять гораздо точнее, чем механическими клапанами, она улучшает качество изготовления и брака снижается. Теперь технология будет передана из лаборатории в промышленное производство в рамках выделения Ральфа Дима и его команды.
Более быстрая сушка благодаря систематической оптимизации процесса
Чтобы производство аккумуляторов получало выгоду от более быстрого нанесения покрытия на электроды, производственный процесс должен быть перенастроен в другом месте. Филип Шарфер, руководитель группы технологий тонких пленок (TFT) в KIT, который работал с профессором Шабелем над этой темой в течение многих лет. «Более быстрое покрытие требует более короткого времени высыхания. В противном случае секция сушилки и, следовательно, вся система должны были бы быть соответственно увеличены ». На основе фундаментальных исследований различных условий сушки уже в KIT может быть проведена основанная на знаниях оптимизация процесса сушки, что сокращает время сушки примерно на 40 процентов при постоянных свойствах электрода. В исследовательском кластере ProZell II, финансируемом Федеральным министерством образования и научных исследований (BMBF), эта работа должна быть продолжена в настоящее время совместно с партнерами из Технического университета Брауншвейга и Центра исследований солнечной энергии и водорода в Баден-Вюртемберге (ZSW) в Ульме.
Исследовательская платформа CELEST как технологический драйвер
Производство электродов с рекордной скоростью при высоком качестве изготовления позволяет значительно снизить затраты на производство элементов. На типичной производственной линии электроды могут быть изготовлены в три раза больше аккумуляторных элементов, что помогает удовлетворить растущий спрос на электрическую мобильность. TFT разрабатывает свои технологии для производства электродов - а также для будущих систем новых материалов - в рамках Центра электрохимического накопления энергии в Ульме и Карлсруэ (CELEST), одной из крупнейших в мире исследовательских платформ в области исследования аккумуляторов. Новые открытия в области производственных технологий также поступают непосредственно в кластер передовых технологий хранения литиевых аккумуляторов (POLiS), в котором KIT и Ульмский университет разрабатывают батареи будущего.
Подробная информация о Центре энергетики KIT: http://www.energie.kit.edu Внешняя ссылка
Как «Исследовательский университет в Ассоциации Гельмгольца», KIT создает и распространяет знания для общества и окружающей среды. Цель состоит в том, чтобы внести значительный вклад в решение глобальных проблем в области энергетики, мобильности и информации. 9 Сотрудники 300 работают на широкой дисциплинарной основе в области естественных, технических, деловых, гуманитарных и социальных наук. Его студенты 25 100 готовят KIT для ответственных задач в обществе, экономике и науке в рамках исследовательской программы университетской степени. Инновационная деятельность в KIT устраняет разрыв между знаниями и их применением для получения социальной выгоды, экономического процветания и сохранения наших природных источников существования.
Дальнейший контакт с прессой:
Мартин Хайдельбергер
Редактор / Пресс-секретарь
Телефон: + 49 721 608-21169
Мартин Хайдельбергеркит эду
Фото: Ральф Дим, KIT
