​Команда Virginia Tech демонстрирует экологичный метод производства литий-ионных батарей

-
15:50
97
​Команда Virginia Tech демонстрирует экологичный метод производства литий-ионных батарей

Исследователи из Virginia Tech продемонстрировали экологичный и более устойчивый метод производства LIB, при котором при производстве и переработке электродов не используются опасные органические растворители. Статья об их работе опубликована в журнале iScience.

Исследователи обнаружили, что электроды, изготовленные методом обработки на водной основе, демонстрируют показатели производительности и срока службы, сопоставимые с показателями традиционной обработки на основе растворителя. А использование водорастворимого связующего позволило восстановить катодную смесь из отработанных электродов с помощью воды, которую можно успешно регенерировать для обеспечения сопоставимых электрохимических характеристик с исходным, нетронутым электродом.

Массовое производство LIB может привести к возникновению экологических проблем при производстве и утилизации батарей. Традиционные электроды LIB, особенно катоды, изготавливаются методом обработки суспензий, где в качестве растворителя используется N-метил-2-пирролидон (NMP). Фактически, по оценкам, 4,1 млн. кг NMP в год используется для нанесения катодных слоев на завод по производству батарей, выпускающий 100 000 упаковок в год из 60 кВт, 10 кВт/ч вставных батарей для гибридных транспортных средств (PHEV). Учитывая, что глобальные возможности по производству литий-ионных батарей составляют ~400 ГВт/ч, необходимо огромное количество NMP.

NMP дорогая и репоксичная, она была добавлена в список запрещенных веществ Европейской Комиссией в 2018 году. Кроме того, около 47% всей энергии процесса при производстве LIB расходуется на сушку электродов для испарения и регенерации растворителя NMP, четверть которого может быть уменьшена при замене NMP водой. Еще 29% общей энергии потребляется на установке в сухом помещении для поддержания процессов смешивания суспензий и литья для контроля влажности и температуры. Таким образом, необходимо разработать новые процессы производства электродов и/или замену NMP для снижения затрат на переработку и энергопотребления.

Исследователи заменили NMP водой при изготовлении электродов, а чёрную массу (смесь сажи и активного материала) отделили от токоприёмника и восстановили путём растворения в воде водорастворимого связующего. Активный материал был отделен от сажи и переделан для получения материала батарейного качества.

Прекрасные электрохимические характеристики были достигнуты при использовании в этой работе обработанных электродов на водной основе, и сопоставимые характеристики были получены при использовании переработанных материалов. Эта методология обеспечивает экологически безопасный, устойчивый процесс производства и переработки LIB, если удастся решить некоторые лежащие в его основе проблемы.

RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...