건식 공정: 전극 제조 단순화

기술이 제조 논리의 재구성을 가능하게하면 장비가 산업 활력의 원천이됩니다.

리튬 배터리 제조 초기 단계에서 미묘한 변화가 일어나고 있습니다. 일부 회사는 전극 준비 공정을 단순화하기 위해 노력하고 있으며 건식 전극 준비를 실험하기 시작했습니다.

건식 전극은 새로운 개념이 아닙니다. 그들은 1982 년에 유럽과 미국의 실험실에 적용되었습니다. 그러나 건조 전극에 대한 업계의 집중된 관심은 3 년 전 Tesla의 "음모" 로 시작되었습니다. 2019 년 Tesla는 Maxwell을 235 만 달러 재고 인수했으며 이는 55% 년 이상의 프리미엄입니다. Maxwell의 핵심 기술은 건식 전극 기술입니다. 이듬해 Tesla는 배터리 데이에 4680 원통형 배터리를 도입하여이 새로운 원통형 배터리 시스템에 건식 전극 기술을 적용 할 것이라고 발표했습니다. 양극 및 음극 재료 모두에 건식 전극 기술을 적용하면 용매의 필요성을 제거하고 전극의 성능 이점을 향상 시키며 단순화 된 공정으로 인한 장비 투자를 줄일 수 있습니다. 그러나, 건식 전극 제제의 산업화는 여전히 습식 방법보다 뒤떨어져 있다. 올해 초 캘리포니아 프리몬트에있는 Tesla의 파일럿 공장은 100 만 번째 4680 배터리를 생산했습니다. 4680 원통형 배터리의 산업화 "허리케인" 이 휩쓸려 건식 전극 기술의 획기적인 작업이 시급합니다.

전극 준비: 건조한 대 젖은

리튬 배터리 제조 초기 단계에서 습식 전극 준비 공정은 이미 매우 성숙했습니다. 이 공정은 혼합, 코팅, 건조, NMP 회수 및 압연, 전극을 건조에서 습식으로 전환시키고 다시 건조시키는 것을 포함한다. 습식 과정은 비교적 간단합니다. "젖은" 상태에서 슬러리는 유동성이 좋고 거품이 적습니다. 전극 준비의 효율을 크게 향상시키고 전원 배터리가 TWh 시대로 이동할 수있는 견고한 기반을 마련합니다. 습식 방법과 비교하여 건조 공정에는 네 가지 주요 이점이 있습니다.

• 단순화 된 생산 공정: 건식 전극 준비의 핵심은 "습식" 의 포기입니다. 건식 방법은 바인더 또는 용매를 사용하지 않으며, 습식 방법에서 슬러리 제조, 코팅, 건조 및 용매 회수 공정을 단순화합니다.

• 에너지 밀도 증가: 건조 준비된 전극은 더 높은 압축 밀도를 가질 수 있으며 더 많은 활성 물질을 수용합니다. 또한, 용매가 점차 포기됨에 따라, 음극 재료의 통합이 향상되어 리튬 보충을 촉진하고 초기 사이클 용량 손실을 감소시킨다. 현재 건식 전극의 에너지 밀도는 300Wh/kg을 초과하며 장기 목표는 500Wh/kg에 이릅니다.

• 배터리 시스템과의 호환성: 전원 배터리 재료 시스템은 점차 고 니켈 및 실리콘 도핑 재료로 발전하고 있습니다. 건식 전극 기술은 고 니켈 양극의 성능에 대한 습도의 영향을 줄이고 실리콘 기반 음극의 팽창을 더 잘 견딜 수 있습니다.

• 수명 연장: 바인더가 없으면 배터리 수명이 크게 향상됩니다.

"극단적 인 단순화" 의 가능성

선택의 어려움은 무엇이 있어야하고 쉬운 것 사이의 딜레마에 있습니다. 두 가지 방법을 비교하면, 습식 전극 제조는 현재 성숙 상태이며, 건식 전극 대량 생산은 "극도의 단순화" 의 가능성을 나타낸다. 건식 전극 준비에 대한 비전은 유망합니다: 더 작은 플랜트 및 장비 영역, 낮은 에너지 소비 및 배터리 비용 절감. 그러나, 상업적 응용에서 "습식" 의 포기를 구현하는 것은 쉽지 않다. 1991 년 소니는 건식 준비의 타당성, 효율성 및 일관성 문제를 피하기 위해 전극 준비의 주류가 된 습식 방법의 상업적 사용을 탐구했습니다. 그러나 건조한 전극 준비에서 변화가 조용히 일어나고 있습니다. 4680 원통형 배터리의 급속한 산업화는 중요한 시점에 있으며, 스케일 확장 및 프로세스 업그레이드가 모두 필요합니다. 건식 전극 제조 공정이 성숙함에 따라, 지수적 성장이 더 커진다. 국내 리튬 배터리 장비의 대표 기업으로서 Jiatuo Intelligent는 또한 건조 전극 p의 연구 및 적용을 가속화하고 있습니다.배상 기술. Zhou Yan은 Jiatuo의 건식 준비 탐사가 2015 년에 시작되어 건식 실험실을 설립하고 점차 주류 배터리 재료에 대한 필름 형성 검증을 달성했다고 말했습니다. 건식 전극 준비 기술의 결과가 연속적으로 등장했으며 Jiatuo Intelligent의 건식 전극 준비 프로세스는 초기 회의론에서 오늘날과 함께 동료까지 꾸준히 성장했습니다.

제조 수명 제공

인체의 확장으로 장비 및 프로세스 반복은 제조에 더 강한 활력을 부여해야합니다. 용량 목표에만 집중하고 기계적 복제를 통해 쫓는 것은 말 앞에 카트를 놓을 수 있습니다. 건식 전극 준비에 대한 논의는 필연적으로 장비의 근본적인 혁신을 포함합니다. 전극 필름 형성 공정 장비 (이중 강철 벨트 시스템) 는 이중 강철 벨트 롤링 기술을 사용하여 건식 전극 용 자립 필름을 제조합니다. 스틸 벨트 시스템은 자체 지지 전극 필름을위한 캐리어 역할을하여 롤 투 롤 제조 및 고속 이동 중에 벨트 파손의 발생을 줄일 수 있습니다. 전극 필름 형성 및 얇게하는 공정 장비 (다단 압연) 는 압연 기술을 사용하여 분말을 두꺼운 필름으로 압축합니다. 그런 다음 여러 개의 핫 프레스를 통해 얇아지고 압연 또는 전류 콜렉터와 합성되어 연속 필름이 지정된 두께로 얇아지고 압축 밀도가 증가합니다.

건식 전극 기술의 미래는 유망합니다. 건식 전극 공정의 발달로 전극 에너지 밀도를 500Wh/kg까지 증가시킬 수 있으며, 2 년마다 배터리 에너지 밀도가 25% 증가하고 비용이 지속적으로 10% 절감됩니다. 삼원 리튬 배터리의 에너지 밀도 병목 현상을 뚫습니다. 현재 단계는 습식 방법과 같은 건식 방법으로 동일한 대량 생산 결과를 요구할 수는 없지만 산업 기적은 "항상 이런 식으로 되었습니까?" 라는 질문을 동반해야합니다. 새로운 산업 사이클의 도전에 직면하여 우리는 자기 혁명을 촉진하면서 깨고 재건 할 용기가 있어야합니다.