乾式製造プロセスにより、よりクリーンで安価な高エネルギーEV電池への道が開ける(Dry manufacturing process offers path to cleaner, more affordable high-energy EV batteries)

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2023-07-18 オークリッジ国立研究所(ORNL)

battery anode filmORNL researchers found that a battery anode film, made by Navitas Systems using a dry process, was strong and flexible. These characteristics make a lithium-ion battery safer and more durable. Credit: Navitas Systems

◆オークリッジ国立研究所の研究者は、乾式バッテリー製造プロセスの利点を明らかにしました。このプロセスは有害な溶剤を使わず、バッテリーの耐久性を向上させ、非活性成分の重さを減らし、使用後も高いエネルギー貯蔵容量を保持する可能性があります。これにより、電気自動車の普及が促進され、炭素排出量の削減と米国の気候目標の達成に寄与することが期待されます。
◆乾式処理は工場スペースとコストを節約でき、現在の電極製造装置と互換性があります。また、環境への影響も少なく、バッテリー工場をより多くの場所で適用可能にします。今後の研究では、乾式プロセスの電気化学特性を改善するためにさらなる改良が行われる予定です。

<関連情報>

ドライプロセスによる高スループット・高性能リチウムイオン電池 High-throughput and high-performance lithium-ion batteries via dry processing

Runming Tao, Bryan Steinhoff, Xiao-Guang Sun, Kahla Sardo, Brendan Skelly, Harry M. Meyer III, Conrad Sawicki, Georgios Polizos, Xiang Lyu, Zhijia Du, Jun Yang, Kunlun Hong, Jianlin Li
Chemical Engineering Journal  Available online: 3 July 2023
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144300

Abstract

A scalable powder-to-electrode dry processing strategy mainly based on powder dry mixing and rolling/calendering is rationally designed. The dry processed electrodes show lower tortuosity compared to that of conventional slurry-based electrodes. The dry-processed high-loading graphite anodes (6.6 mAh cm−2) and LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 cathodes (6.0 mAh cm−2) exhibit promising electrochemical performance in half-cells and full-cells. The full-cells with both electrodes from dry processing demonstrates superb rate performance to their counterpart with conventional slurry-based electrodes and delivers of capacity retentions of 74.1 % and 63.6 % over 400 and 800 cycles, respectively. Notably, the initial Coulombic efficiency of the dry processed graphite anodes is low ascribed to polytetrafluoroethylene binder. The results suggest that dry processing is promising for future lithium-ion battery manufacturing and also pinpoint the needs of modification for the polytetrafluoroethylene binder in the graphite anodes.

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