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スプレー乾燥ヒット高度の乾燥バッテリー電極の98％のアクティブ材料

（最前列、左）キムズの上級研究者であるジヒー・ユンと（最前列、右）ケリの上級研究者Insung Hwangは、スプレー乾燥技術を使用して、大容量の二次バッテリー用に乾燥電極を製造しました。クレジット：Korea Electrotechnology Research Institute エネルギー貯蔵の未来を促進するために使用される瞬間的な顆粒に液体のコーヒーを変えるプロセスを想像してください。韓国電気技術研究所（KERI）と韓国材料科学研究所（KIMS）の研究者は、大容量のバッテリー電極を作成するために、食品業界から馴染みのある技術であるスプレー乾燥を適応させました。この研究は、バッテリー製造における重要な課題に取り組んでいます。 この研究はに掲載されました 化学工学ジャーナル。 環境の利点 最初に、環境に優しい角度と、より高いエネルギー密度の可能性があります。従来の「濡れた」スラリーキャスティング方法では、バッテリー材料（アクティブ材料、導電性添加剤、バインダー）を溶媒を備えたスラリーに混合することが含まれます。これには、乾燥にかなりのエネルギーが必要で（総製造エネルギーの約27％）、N-メチル-2-ピロリジノン（NMP）などの有毒溶媒を使用することがよくあり、費用のかかる回復システムが必要です（製造コストに約4.6％増加します）。さらに、この湿ったプロセスは、乾燥中に「バインダーの移動」に苦しんでおり、より高いエネルギー密度に必要な厚い電極を生成することが困難になります。 溶媒を含まない「乾燥」処理は、これらの溶媒と乾燥した頭痛を排除し、厚い電極を可能にしますが、コンポーネントの完全に均一なブレンドを実現することは困難です。炭素ナノチューブのような導電性添加物は、強い分子間力（π-π相互作用）により、パフォーマンスを妨げるため、一緒に凝集する傾向があります（凝集体）。 Keri-Kimsチームは、スプレー乾燥を適応させて、最初に非常に均一な複合粉末（研究でSW-SPDという名前）を作成します。噴霧乾燥前の分散液として一時的にNMPを使用して作成されたこのほぼ完璧なプレミックスは、最終的な乾燥電極でより高いパフォーマンスを解き放つための鍵です。 スプレー乾燥はバッテリー電極を満たします Insung Hwang、Ph.D。 Keriからは、「カレンダー」と呼ばれるプロセスを使用して、二次バッテリー用の乾燥電極を製造しています。クレジット：Korea Electrotechnology Research Institute インスタントコーヒーを生産するために一般的に使用されるスプレー乾燥は、液体混合物を高温チャンバーにスプレーすることを伴い、そこで溶媒が即座に蒸発し、乾燥した均一な粉末が残ります。 KeriとKimsは、この方法をいくつかの重要なステップでバッテリー電極生産に適用しました。 マテリアルプレミックス：NCM811アクティブ材料とSWCNT導電性添加物を液体スラリーに組み合わせます。 スプレー乾燥：スラリーを加熱チャンバー（約210°C）に霧化して、液体を急速に蒸発させ、非常に均一な複合粉末（研究でSW-SPDと呼ばれます）を形成します。 乾燥電極形成：このSW-SPDパウダーをPTFEバインダーと混合し、「細動」を実行し、そこでバインダーが特殊な機器を使用して糸のような構造に伸びて、コンポーネントを効果的に織ります。 カレンディング：上の画像に示されているように、結果の混合物をバッテリーアセンブリの準備ができている薄く濃い電極フィルムに押し込みます。 この乾燥プロセスは、NMPの必要性を完全に回避し、電極製造に関連する環境フットプリントとエネルギー消費を大幅に削減します。 印象的な指標 「スプレー乾燥装置」は、二次電池の乾燥電極の内部材料の混合を大幅に改善します。クレジット：Korea Electrotechnology Research Institute この溶媒のないプロセスの潜在的な見返りは実質的です。スプレー乾燥によって作成された非常に均一な複合粉末のおかげで、研究者は最終電極で98％の世界をリードするアクティブ材料含有量を達成しました。これは、非ストレージコンポーネント、特に導電性添加物の必要性を抑制します。これは、非常に効率的なSWCNTを使用して、他の乾燥電極文献で報告された典型的な2〜5％の範囲から0.12％に低下します。 よりアクティブな材料は、同じ空間内のより高いエネルギー貯蔵電位に直接変換されます。結果として生じる乾燥電極は、約7 mAh/cm²の印象的な面積容量を示し、通常は2〜4 mAh/cm²の間の従来の電極の性能を効果的に2倍にしました。また、この研究では、この大容量の負荷でも100サイクル後に容量の89.4％を保持し、500サイクル後に52.2％を保持し、サイクルの安定性が良好であることが示されました。 #スプレー乾燥ヒット高度の乾燥バッテリー電極の98のアクティブ材料