31.05.2022 - Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT)

Fabrication économe en énergie et respectueuse de l'environnement des électrodes des batteries au lithium-polymère

Nouveau procédé de revêtement à sec sans solvant

Les batteries lithium-ion sont devenues un élément indispensable de notre vie quotidienne. Elles alimentent nos téléphones portables, sont installées comme source d'énergie dans les véhicules électriques et, en tant que grands systèmes de batteries stationnaires, assurent l'alimentation et le stockage de nombreuses applications industrielles. La production conventionnelle d'électrodes à base de solvants donne de très bons résultats, mais se caractérise par une consommation élevée de ressources et d'énergie. Les scientifiques du Fraunhofer ISIT étudient comment la production peut être réalisée de manière plus rentable et plus respectueuse de l'environnement, en se concentrant sur la production sans solvant des électrodes.

En effet, des méthodes de production rentables et en même temps respectueuses de l'environnement sont indispensables pour la production future de cellules de batterie afin de servir les nombreux domaines d'application.

Normalement, les feuilles d'électrodes sont produites en grandes quantités dans un processus de rouleau à rouleau. Dans les installations d'enduction, le matériau de substrat, qui se trouve sur de grands rouleaux, est déroulé en continu sur un certain nombre de rouleaux et enduit du matériau d'électrode. Dans ce processus, une suspension de solvant, de matière active et d'un liant, qui assure l'adhésion du matériau, est appliquée sur une feuille de métal. La feuille d'électrode enduite passe ensuite dans un four de séchage et est finalement réenroulée sur un autre rouleau. Ces lignes sont très grandes ; elles peuvent atteindre une centaine de mètres de long, en fonction de la durée du processus de séchage.

Cette méthode de production présente plusieurs inconvénients : la production de la suspension prend beaucoup de temps, le solvant est nocif pour l'environnement et, en raison du long temps de séchage dans le four, le processus lui-même est très gourmand en énergie.

C'est pourquoi les scientifiques de l'ISIT misent sur un procédé de revêtement à sec sans solvant. Ils ont produit un mélange en poudre de matière active, d'additifs conducteurs et d'un liant approprié. Afin d'obtenir une application aussi uniforme que possible et des épaisseurs de couche définies avec précision, ce mélange de poudre est appliqué sur le substrat à l'aide d'un procédé d'étalement spécial.

La quantité de poudre appliquée peut être ajustée avec précision par les paramètres d'étalement et par la vitesse à laquelle le film porteur passe dans la machine. En principe, les scientifiques ont été confrontés au même défi qu'un confiseur qui souhaite étaler du sucre en poudre sur son gâteau de manière aussi uniforme que possible, sans grumeaux. Le matériau est ensuite fixé sur le support par un processus à courte température.

Le nouveau procédé de revêtement à sec sans solvant breveté par l'ISIT pour la production d'électrodes de batteries Li-ion est prometteur. Avec des propriétés électrochimiques comparables à celles des électrodes issues de la production établie, ce nouveau procédé permettra non seulement de mettre en place des lignes de production nettement plus compactes à l'avenir, mais aussi de réaliser des économies d'énergie primaire pouvant atteindre 50 %, puisque les longues sections de séchage à forte intensité énergétique pendant la production sont supprimées. Tant le gain de temps dans la production du mélange de poudres que la réduction significative des besoins en énergie pour le revêtement en raison de la suppression du séchage offrent des conditions optimales pour réduire les besoins en ressources et en coûts.

"La technologie de revêtement à sec a le potentiel de réduire considérablement les coûts et les émissions de la production d'électrodes par rapport aux procédés couramment utilisés aujourd'hui. Le procédé développé à l'ISIT apporte donc une contribution directe au développement de technologies de stockage économiques et respectueuses de l'environnement pour les applications mobiles et stationnaires", résume le chef du projet au Fraunhofer ISIT, Jannes Ophey.

Le Fraunhofer ISIT présentera la nouvelle technologie de revêtement à sec à la Hannover Messe Energy 2022 sur le stand commun du Schleswig-Holstein, hall 13, stand D 50.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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