(資料圖)
點(diǎn)擊左上角“鋰電聯(lián)盟會長”,即可關(guān)注!
當(dāng)前,純電動汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍然面臨著“充電焦慮”、“里程焦慮”和進(jìn)一步降低成本的問題。其中,如何大幅提高鋰離子電池的倍率性能和能量密度最受科研人員的關(guān)注。電極作為鋰離子電池的主要組成部分,深刻影響著儲能裝置的性能。
傳統(tǒng)鋰離子電池采用濕法漿料涂覆工藝制造電極,存在以下缺點(diǎn)。
(1)能源浪費(fèi):2017年,Karl-Heinz Pettinger統(tǒng)計得到每年生產(chǎn)100萬個鋰離子電池 (20.5Ah,3.7V) 的產(chǎn)線,濕法涂敷和隨后的干燥過程需要的能源消耗約占電池制作總能源的51%。
(2)成本和環(huán)境污染高:電極漿料混合過程需要使用大量N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),它非常昂貴而且有毒。因此,在大規(guī)模生產(chǎn)的干燥過程中,必須建立回收裝置來收集和再處理蒸發(fā)的NMP。
(3)電極分層:在溶劑蒸發(fā)過程中,粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑會由于毛細(xì)作用擴(kuò)散到電極表面附近并形成團(tuán)聚,而活性材料會沉淀。這會導(dǎo)致電極分層,從而損害電極中導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,并降低活性材料和集流體之間的結(jié)合強(qiáng)度。
(4)電極厚度有限:濕法涂布技術(shù)制造的電極存在裂紋、分層和柔韌性差等問題,尤其是在制備厚電極時,這些問題會被放大。因此,電極厚度受到濕法涂布技術(shù)的極大限制。
(5)不適用于硫化物全固態(tài)電池:硫化物固態(tài)電解質(zhì)對水和極性有機(jī)溶劑(如醇和酰胺溶劑)極為敏感。因此,在傳統(tǒng)濕法涂敷制備電極時只能使用非極性或弱極性溶劑(例如二甲苯和甲苯),這也會限制粘結(jié)劑的選擇范圍。而即使使用非極性或弱極性溶劑,也會導(dǎo)致硫化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率降低。因此傳統(tǒng)的濕法涂布技術(shù)并不適用于硫化物全固態(tài)電池的制備。
關(guān)鍵詞: