環保、便宜、快充......無溶劑工藝助力制備更好的鋰離子電池電極

隨著儲能需求的快速增長，鋰離子電池市場不斷擴大。傳統方法制備鋰離子電池電極時，通常將活性材料、導電添加劑、聚合物和有機溶劑混合制成漿料，采用濕法涂布工藝完成。其中涉及有毒的有機溶劑和耗能的干燥/回收過程。溶劑的蒸發導致材料分布不均勻，電極的微觀結構可能阻礙快速充電能力。

美國伍斯特理工學院研究人員Yan Wang負責的團隊開發了一種無溶劑工藝，用來制造鋰離子電池電極。比起目前市場上的電極，這種電極更加環保、成本更低、充電速度更快，有望改善電動汽車電池的制造過程。相關研究成果發表在《焦耳》雜志上。

本研究亮點：

（1）作者通過干印刷（DP）電極中的開孔實現了較低曲折度和更短的Li⁺擴散路徑，從而導致其具有更好的速率性能。DP軟包電池在3C和4C下分別具有78%和69%的高容量保持率，而且在相同速率下漿料澆鑄（SL）電池的容量保持率為67%和52%。

（2）活性材料表面的涂層防止了活性材料和電解質之間的過量副反應，從而延長了DP電池的循環壽命。這種制造工藝是一種卷對卷系統，其具有巨大的規模化生產潛力，為電池制造提供了一種更高效、更經濟的方式。

該研究團隊負責人Yan Wang表示，新工藝跳過傳統的干燥和溶劑回收過程，估計可將電池制造的能源使用量減少47%，將電極制造成本降低至少15%，可擴大規模的同時還生產出充電速度更快的電極。  

參考資料：

科技日報

Yangtao Liu et al，Roll-to-roll solvent-free manufactured electrodes for fast-charging batteries

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