最近在一篇文章发表在开放获取期刊能源技术,研究人员提出了一个观点节能溶剂型的锂离子电池(自由)电极生产使用创新的干燥方法。
研究:视角创新节能的干燥方法溶剂型的锂离子电池电极的生产。图片来源:P5h / Shutterstock.com
背景
能源密集型的制造阶段的库是干燥过程的步骤。工业规模的干燥的电池电极开始覆盖当前集电极箔与湿膜组成的颗粒使用slot-die溶剂分散法。传统的对流干燥变硬层随着干燥时间的流逝而消除湿膜的溶剂。涂布和干燥时间的变化引起的各种涂料种类和厚度以及系统技术的持续进步。
重要的是要考虑干燥强度如何影响电极的结构。不可能增加干燥强度和相应的制造速度电极在不牺牲质量。无论电极规格,延长干燥机将提高吞吐量。
处理非常薄箔带来了挑战,因为他们倾向于皱纹随着干燥时间的增加,把额外的要求在网上张力控制。仔细计划相结合的几种干燥技术建议能够提高生产速度和,因此,最大化吞吐量。对流和红外干燥是目前科学研究的主题。此外,最高的效率和最好的质量电极应该促进干燥过程的可持续性的目标从可持续的角度循环生产。因此,研究电池过程越来越关注新的干燥方法。
对流干燥:一)喷嘴吹热空气在涂层干燥;b)将热引入上面的涂层和运输的溶剂。图片来源:冯·Horstig M-W et al .,能源技术
关于这项研究
在这项研究中,作者讨论的需求更小的碳足迹,能源效率,并降低生产成本库发展的尖端电极干燥技术,加快干燥过程和更有效地传递热量的涂层。这项研究提供了一个视角潜在的干燥过程,利用在其他行业,可以修改自由电极的制造。
团队建议对流和感应干燥技术组合同时双面涂层。有益的策略来解决需求的快速和高效的电极干燥提供了补充热量的介绍方法。
研究者提供了一个简要说明电池最有前途的干燥技术的发展过程。cross-comparison干燥技术是补充道,连同他们的困难,潜力和技术准备(TRL)水平。未来的合并建议几种干燥过程也是提高同时双面涂层。
激光干燥:一)VSCEL-chips排放集中在红外电磁波。梁是扩大了变焦光学放置在排放前,b)精确地将热量引入涂层干。图片来源:冯·Horstig M-W et al .,能源技术
观察
现代感应加热系统加热效率可以达到70%。为NMP-based阴极,在试点线电极干燥机干燥速度1米的长度是三倍。对于水性阳极,干燥速度提高了5倍而完全实现对流干燥。有超过40%的能量减少。ExLaLib项目看着为激光VSCELs干燥的可行性。,电极干燥减半所需的能量利用2.9千瓦模块与约873.2 Wh m2的电极。
数组没有效率高于42%,VCSEL芯片效率最高可达49%。实验室规模烘箱干燥相比,450 W的激光功率干50厘米2年代1类似的机械和电化学性能,而使用更少的能量约50%。这个激光干燥的干燥速率技术必须乘以50实现正常的涂层50米的速度最小1与web 30厘米的宽度。在半工业规模对流干燥机干燥相比,阴极所需的电能产量降低了85%,和阳极生产,它降低了60%以上。
近红外(NIR)发射器必须加热到极高的温度约为3000 K产生短波辐射,导致更高的能量输出不仅与中发射器。
相比高干燥率剖面涂层表面温度为90°C在所有三个红外线干燥室,一个温和干燥概要爬涂层表面温度55,65和75°C能产生较高的粘附强度,提高电化学性能。而从电能量转换效率的辐射能范围从70%到90%,取决于发射器技术,干燥过程的有效性主要是受到发射的波长的光和物质的吸收率。电极涂层的干燥和提供一个干燥的大气在电池组装阶段生产所需的大部分能量的自由。
感应干燥:一)感应线圈产生交变电磁场,b)它加热电流收集器箔通过诱导“涡流”材料。热转移到通过导热涂料。图片来源:冯·Horstig M-W et al .,能源技术
结论
总之,本研究讨论了能源公司进入电极,提高能源效率,因此,降低能源需求和有限公司2排放与电极制造有关。
作者提到,该干燥技术有前途的候选人减少尖端干燥工序的效率因为干燥速率限制因素在网络速度影响能源消耗。
他们说添加额外的热量通过红外烘干机和/或感应线圈提供的最大优势行业的能源和降低成本。
参考
冯·Horstig M-W。学院,。Loellhoeffel, T。等。(2022)视角创新节能的干燥方法溶剂型的锂离子电池电极的生产。能源技术。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ente.202200689
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