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フラウンホーファーは、よりクリーンな電極ドライコーティングプロセスを開発しています
2021-09-08 15:01:49

ドレスデンのFraunhoferIWSの学際的な研究チームによって開発されたアプローチは、電極の製造から始まります。電極は、バッテリーの中心的なコンポーネントであり、通常、薄いコーティングで覆われた金属箔で構成されています。コーティングには、エネルギー貯蔵に関与する有効成分が含まれています。


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「従来のコーティングプロセスでは、スラリーと呼ばれるものを適用する湿式化学法を使用しています」と、FraunhoferIWSの化学コーティングプロセスのグループリーダーであるBenjaminSchumm氏は説明します。一種のペーストは、活物質、導電性ブラック、バインダーと溶剤から製造され、最初に金属箔上に湿潤層を作成するために使用されます。 「溶媒が後で蒸発することを確実にするために、非常に長い乾燥トラックを備えた非常に大きな機械が必要です。 DRYtraecを使用すると、このプロセスをより効率的に設計できます。」

したがって、従来の製造方法と比較して、DRYtraecと呼ばれる新しいプロセスは、より持続可能であるだけでなく、スペースとエネルギーを節約する必要があります。現在開発されているコーティングプロセスでは、基本的にスラリーアプローチと同様の出発材料が使用されます。ただし、Fraunhofer IWSのドライバージョンは溶剤を使用せず、代わりに特殊なバインダーに依存しています。一緒に、材料はカレンダーギャップ、すなわち反対方向に回転する2つのローラー間のギャップに配置される粉末を形成する。

決定的な要因は、ローラーの1つが他よりも速く回転することです。これにより、バインダーが糸のようなネットワーク、いわゆるフィブリルを形成することを保証するせん断力が発生します。 「粒子を機械的に埋め込んだ蜘蛛の巣のように想像してみてください」とSchumm氏は言います。圧力と動きにより、高速回転するローラー上に微細な膜が形成されます。次に、これは2番目のカレンダーギャップで電流伝導フィルムに転写されます。研究所によると、余計な労力をかけずに両面を同時にコーティングすることができます。最後のステップでは、得られたロールを必要に応じてサイズにカットし、それに応じて個々の部品を積み重ねて、完成したバッテリーセルを製造します。

チームは、DryProTex資金調達プロジェクトの一環として、最初のプロトタイプシステムをすでに稼働させています。これは、それぞれのバッテリーの種類に関係なく、継続的な電極の製造が可能であることを示しています。「この技術の可能な用途の範囲は、特定のセルの化学的性質に限定されません」とSchumm氏は強調します。 「リチウムイオン電池でも、リチウム硫黄電池やナトリウムイオン電池でも同様に使用できます。全固体電池も検討しています。これらは将来ますます重要になりますが、材料は湿式化学処理に耐えることができません。したがって、DRYtraecを使用すると、この問題に対して非常に有望なソリューションを提供できます。」

研究所によると、産業界から大きな関心が寄せられています。さまざまなパイロットプラントの実現を計画するために、現在、いくつかの自動車およびセルメーカーとの協議が進行中である、とそれは言います。

一方、数人のプレーヤーが、国内および国際的に、電池電極のドライコーティングプロセスに取り組んでいます。この分野は、連邦教育研究省が資金提供するProZellコンピテンシークラスターの対象でもあります。米国では、テスラに買収されたマクスウェルテクノロジーズ社が「乾式電極」に取り組んでいます。

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