Группа ученых из Южной Кореи разработала инновационный метод производства электродов для аккумуляторов высокой емкости, вдохновленный тем же процессом распылительной сушки, который используется для приготовления растворимого кофе. Прорыв может сыграть ключевую роль в развитии технологий батарей следующего поколения, таких как твердотельные и литий-серные батареи.
Электроды для аккумуляторов обычно изготавливаются путем смешивания активных материалов, проводящих добавок и связующих веществ. Для этого может использоваться мокрый метод с применением растворителей или сухой метод с использованием твердых порошков. Хотя сухой способ более экологичен и потенциально обеспечивает более высокую плотность энергии, он сопряжен с проблемой непоследовательного смешивания, что является основным препятствием для коммерческого масштабирования.
Чтобы решить эту проблему, исследователи применили метод распылительной сушки, широко используемый в пищевой промышленности. При распылении жидкой смеси в нагретой камере растворитель быстро испаряется, оставляя после себя мелкодисперсный порошок. Этот порошок затем используется для создания сухих электродов с более однородной структурой и улучшенными характеристиками.
В ходе испытаний эти сухие электроды достигли поверхностной емкости около 7 мАч/см² - значительно выше, чем 2-4 мАч/см², наблюдаемые в современных коммерческих электродах. Кроме того, команда исследователей получила новые сведения о факторах, вызывающих деградацию аккумуляторов, помимо типичного износа в результате циклов зарядки.
Старший научный сотрудник Джихи Юн подтвердил, что сейчас команда сосредоточена на масштабировании технологии для промышленного использования: "В ходе дальнейших исследований мы планируем снизить производственные затраты, улучшить возможности массового производства и повысить зрелость технологии для последующей передачи компаниям".
Эта инновация согласуется с более широкими глобальными усилиями по повышению экологичности и эффективности аккумуляторов. В США компания Re/cell перерабатывает литий из отслуживших свой срок батарей Tesla для использования в беспилотниках и беспилотных автомобилях. В то же время инженеры разрабатывают технологии производства, позволяющие батареям электромобилей быстрее заряжаться в холодную погоду, что является решением известной проблемы, препятствующей распространению электромобилей в странах с холодным климатом.
Для жарких регионов, где высокопроизводительные и термостабильные батареи имеют решающее значение для EV, работающих в условиях экстремальной жары, подобные достижения могут повлиять на будущие стратегии импорта, возможности локализации и решения для хранения данных в сетях.