La technique de séchage par atomisation utilisée pour le café instantané appliquée à la production de batteries de grande capacité
Une teneur en matière active de 98 % dans l'électrode, la plus élevée au monde
L'Institut coréen de recherche en électrotechnologie (KERI) et l'Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS) ont mis au point conjointement une technologie de fabrication d'électrodes sèches à haute performance basée sur la technologie de séchage par pulvérisation pour la réalisation de batteries secondaires de grande capacité.
(Première rangée, à gauche) Le chercheur principal Jihee Yoon du KIMS et (Première rangée, à droite) le chercheur principal Insung Hwang du KERI ont réussi à fabriquer des électrodes sèches pour des batteries secondaires de grande capacité en utilisant la technique de séchage par pulvérisation.
Korea Electrotechnology Research Institute
Les électrodes des batteries secondaires sont fabriquées en mélangeant des "matériaux actifs" qui stockent l'énergie électrique, des "additifs conducteurs" qui facilitent la circulation de l'électricité et des "liants" qui agissent comme une sorte d'adhésif. Il existe deux méthodes pour mélanger ces matériaux : le "procédé humide", qui utilise des solvants, et le "procédé sec", qui mélange des poudres solides sans solvants. Le procédé à sec est considéré comme plus respectueux de l'environnement que le procédé humide et a suscité beaucoup d'intérêt en tant que technologie permettant d'augmenter la densité énergétique des piles secondaires. Cependant, jusqu'à présent, il y a eu de nombreuses limitations dans la réalisation d'un mélange uniforme de matériaux actifs, d'additifs conducteurs et de liants dans le procédé par voie sèche.
Pour résoudre ce problème, le KERI et le KIMS ont appliqué au procédé à sec la technologie du "séchage par pulvérisation", qui a déjà fait ses preuves pour la production de masse dans les industries alimentaire et pharmaceutique. Les chercheurs du KIMS ont d'abord mélangé les matières actives et les additifs conducteurs sous forme de boue liquide, puis les ont pulvérisés dans une chambre à haute température constituée de tubes de verre. Le principe est que le solvant s'évapore instantanément en raison de la température élevée à l'intérieur de la chambre, ne laissant qu'une poudre composite uniformément mélangée de matériaux actifs et d'additifs conducteurs. Cette méthode est la même que celle utilisée dans la production de masse de café instantané en bâtonnets, où le concentré de café est pulvérisé et où de l'air chaud est appliqué pour produire une poudre solide.
La poudre composite de matériaux actifs et d'additifs conducteurs obtenue par la technique de séchage par atomisation a été transformée en électrodes de grande capacité par les chercheurs du KERI, qui disposent d'un savoir-faire et d'une expertise étendus en matière de "procédés d'électrodes sèches". Les chercheurs ont mélangé le composite de matériaux actifs et d'additifs conducteurs avec des liants, puis ont procédé à un processus appelé "fibrillation", au cours duquel les liants sont étirés en fils à l'aide d'un équipement spécialement conçu à cet effet. Grâce à ce processus délicat, les "matériaux actifs-additifs conducteurs-liants" ont été mieux tissés en tant que structure et ont pu être combinés avec précision. Enfin, les chercheurs ont procédé à un "calandrage", au cours duquel les matériaux actifs, les additifs conducteurs et les liants combinés ont été transformés en un film mince de densité uniforme, pour produire en fin de compte des électrodes pour les batteries.
Le KERI et le KIMS estiment que cette réalisation permettra d'obtenir une capacité élevée pour les batteries secondaires. Grâce à cela, il devient possible d'obtenir un mélange optimal entre les matériaux internes de la batterie secondaire, en réduisant la quantité d'additifs conducteurs par rapport à avant, et en remplissant cet espace avec des matériaux actifs, qui sont directement liés à la capacité de la batterie.
Les chercheurs qui ont mené l'étude conjointe ont considérablement réduit la quantité d'additifs conducteurs, qui est passée de 2 à 5 % dans la littérature existante sur les électrodes sèches à seulement 0,1 %, grâce à de nombreuses expériences. Ils ont également réussi à atteindre un niveau de 98 % pour la teneur en matériaux actifs, ce qui constitue un record mondial. En outre, les électrodes sèches fabriquées selon cette méthode ont atteint une capacité surfacique d'environ 7 mAh/cm², soit le double de celle des électrodes commerciales (2-4 mAh/cm²). Les résultats de ces recherches ont été reconnus pour leur grande expertise technologique et ont été récemment publiés dans la revue Chemical Engineering Journal.
Le chercheur principal Insung Hwang, du Centre de recherche sur les batteries de nouvelle génération du KERI, a expliqué l'importance des résultats de la recherche, en déclarant que la combinaison optimale des matériaux d'électrode peut améliorer la densité énergétique et les performances, et que cette technologie a un grand potentiel car elle peut être appliquée aux domaines des batteries de nouvelle génération tels que les batteries à l'état solide et les batteries au lithium-soufre. Le chercheur principal Jihee Yoon de la division de recherche sur les matériaux composites et de convergence du KIMS a déclaré : "Grâce à des recherches complémentaires, nous prévoyons de réduire les coûts des processus, d'améliorer les capacités de production de masse et d'accroître la maturité de la technologie, dans le but de la transférer à terme aux entreprises."
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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