Следующие поколения литий-ионных аккумуляторов требуют более высокой плотности энергии и мощности при более низкой стоимости. Текущее производство аккумуляторов, основанное на литье шлама и покрытии, изо всех сил пытается улучшить эти ключевые показатели.
Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (LLNL) сотрудничает с Ampcera Inc. для разработки технологий аддитивного производства без использования растворителей Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) для изготовления катодов литиевых батарей с трехмерной структурой. Проект получил 1,5 миллиона долларов от Управления передового производства Министерства энергетики США.
«Я аплодирую Министерству энергетики за инвестирование миллионов в инновационные проекты экологически чистой энергии в Калифорнии», — сказал сенатор США Алекс Падилья. «Для достижения наших целей по выбросам и борьбы с климатическим кризисом потребуются согласованные усилия по разработке новых технологий, включая более совершенные литий-ионные батареи. Сегодняшние исследования позволят нам создать сильную, экологически чистую энергетическую экономику на долгие годы».
L-PBF изначально был разработан для 3D-печати металлических деталей. Jianchao Ye из LLNL, научный сотрудник и главный исследователь проекта, планирует использовать эту технологию аддитивного производства для термического связывания смесей катодного порошка с алюминиевым токосъемником и создания уникальных трехмерных структур для более быстрой зарядки и аккумуляторов с более высокой плотностью энергии.
«Экологически безвредный процесс позволяет обрабатывать толстые трехмерные катодные структуры большой емкости, позволяя литий-ионным батареям достигать цели быстрой зарядки 80% заряда за 15 минут или меньше», — сказал ведущий исследователь LLNL Цзяньчао Е.
Исключая растворитель, сверхбыстрая лазерная обработка позволяет производить крупномасштабные батареи с более высокой производительностью, меньшим потреблением энергии и стоимостью, а также, вероятно, с улучшенной мощностью и плотностью энергии.
Ampcera Inc. имеет обширный портфель технологий в области высокоэффективных твердотельных электролитов и электродных материалов. Ampcera поставит компании LLNL самые современные и высокотехнологичные катодные порошки для переработки L-PBF.
Оба партнера будут тесно сотрудничать для создания аккумуляторных элементов и оценки их реальных характеристик.
«Партнерство между LLNL и Ampcera ускорит разработку и коммерциализацию сверхбыстрой и недорогой технологии аддитивного производства L-PBF для производства высокопроизводительных литиевых батарей. После разработки катодов с трехмерной структурой мы рассчитываем расширить эту технологию до проектирования анодов, а также дополнительно изучить ее применение в полностью твердотельных литий-металлических батареях с еще более высокой плотностью энергии и мощности». сказал Хуэй Ду, соучредитель и технический директор Ampcera Inc.