据外媒报道,挪威科技工业研究院(SINTEF)的研究人员开发了一种新的电极制造方法。该工艺能耗较低,使电池生产变得更简单、成本更低。
(图片来源:SINTEF)
电池可用于手电筒、电话和汽车等各类设备,并且是电网平衡能源系统的主要部件。其中电极是所有电池的核心,由金属箔和一层薄薄的活性化学材料涂层制成。当离子从一个电极移动到另一个电极时,电子就像电流一样流动。
生产过程耗能且占用空间
电极制造过程需要消耗大量能源,占用大量空间,并且对人类和环境有害。Tor Olav Sunde表示:“活性电极材料支持离子进出。这些材料需要与添加剂混合,以确保电极结合在一起,并且具有导电性。”
在制造电极时,为了使活性化学物质与添加剂混合在一起,要在其中加入溶剂并进行搅拌,从而产生湿物质,然后涂在金属箔上。在组装电池之前,必须去除溶剂,这是通过干燥电极来实现的。
去除对环境有害的溶剂
为了完全去除溶剂,使电极达到完全干燥的状态,要使用有几十米长的烘干炉。该过程耗时较长,因为必须以均匀、受控的方式干燥电极材料,以防止其破裂。Sunde表示:“这一过程需要消耗大量能源。在制造电池的过程中,超过1/3的能源是用于这类干燥过程。
“此外,通常使用的溶剂可能存在很大的危害性。不仅对人类有毒,而且会污染自然环境。为了进行回收,需要使用大量的系统和设备,以防止其泄漏,从而增加了复杂性和成本。”
切换到“干式处理”
为了找到解决方案,研究人员开始转向干式处理法。Sunde表示:“研究人员在不使用溶剂的情况下进行混合,即混合干燥的活性材料和添加剂。其中最难做到的是制作薄电极涂层。不可能只把一些原料混合在一起,就万事大吉了。如果真这么简单,早就有人这么做了。”
研究人员测试了许多不同的方法,以确定其是否有效,并发现“在制造过程中必须借助温度和压力,才能使电极具有正常的性能” 。
能源效率是关键
最终研究人员取得了成功。Sunde表示:“目前制造出来的电极看起来很不错。在电池中进行测试时,其表现似乎和使用溶剂制造的电极一样好。这就像是不用牛奶做出了烤饼。”
该实验室成功实现了小规模的干法加工,有助于大量节约能源和成本。当然要实现最终目标,让大型电池厂降低能耗、更加环保,还有一段路要走。Tor Olav Sunde表示:“现在已经有了初步结果,证明这个过程是有效的。”
目前,研究人员致力于申请专利,并寻找机会来推进这项技术。