研究发现无溶剂干电极可提高锂离子电池性能

Josiah02

　　隶属于韩国蔚山科学技术研究院的研究人员团队在开发环保型锂离子电池 (LIB) 干电极制造工艺方面取得了重大突破。新工艺无需使用有害溶剂，可提高电池性能并促进可持续性。
　　该研究成果已发表在2024年7月的《化学工程杂志》上。
　　在韩国蔚山科学技术大学能源与化学工程学院 Kyeong-Min Jeong 教授的带领下，该研究团队推出了一种新型无溶剂干电极工艺，使用聚四氟乙烯 (PTFE) 作为粘合剂。这种创新方法解决了传统湿电极制造方法带来的挑战，这些方法通常会导致粘合剂和导电材料分布不均匀，从而导致性能下降。
　　干电极工艺分为造粒、成膜、压延、叠层四个阶段，团队通过评估每个阶段半成品的物理、电气和电化学性能来优化工艺条件。结果表明，高挤出率PTFE粘合剂可以在低能耗的情况下生产出强度高的电极膜，从而改善微观结构和功率特性。
　　成膜 — 辊磨机 — 电极膜。（a）使用辊磨机从电极颗粒制造电极膜的示意图。（b）辊磨后按 PTFE 类型和数量划分的电极膜照片。来源：化学工程杂志(2024)。DOI：10.1016/j.cej.2024.151957
　　在 LIB 中，粘​​合剂在连接活性材料和电子方面起着至关重要的作用。研究表明，PTFE 粘合剂的类型和含量对干电极的输出特性有显著影响。研究人员确定了一种最佳配方，即 NCM811/PTFE/炭黑 (CB)/碳纳米管(CNT) = 96/2.0/1.8/0.2，在苛刻的条件下，在 0.5 C 速率（5 mA/cm 2）下表现出 80% 的出色放电率能力。
　　Jeong 教授强调说：“这一突破将为大规模生产提供可扩展且实用的解决方案，从而促进商业化。我们相信，我们的研究将为未来储能应用的环保高效电极制造铺平道路。”
　　韩国能源研究所 (KIER) 和韩华株式会社还与 UNIST 合作开发干电极专用制造设备，并从 2024 年下半年开始展示其商业可行性。
　　研究团队计划通过后续研究探索各种材料，进一步提高厚电极的输出特性。凭借这一创新技术，电动汽车和电子设备有望在未来变得更加可持续。