Con la creciente demanda de almacenamiento de energía, el mercado de las baterías de ion-litio continúa expandiéndose. Sin embargo, el método tradicional de fabricación de electrodos para baterías implica el uso de solventes orgánicos tóxicos y procesos de secado/recuperación de energía. La evaporación del solvente genera una distribución desigual de los materiales y la microestructura de los electrodos podría dificultar la capacidad de carga rápida.
Investigadores del Worcester Polytechnic Institute (WPI) han desarrollado un proceso libre de solventes para fabricar electrodos de baterías de ion-litio que son más respetuosos con el medio ambiente, más económicos y se cargan más rápido que los electrodos actualmente disponibles en el mercado. Este avance podría mejorar la fabricación de baterías para vehículos eléctricos.
El nuevo proceso de fabricación en seco evita el uso de solventes tóxicos y los largos tiempos de secado necesarios en la fabricación de electrodos con pastas y métodos de producción convencionales.
El investigador principal, Yan Wang, afirmó que este nuevo proceso podría ser escalado y reducir los costos de fabricación de electrodos hasta en un 15%, al mismo tiempo que produce electrodos que se cargan más rápido que los electrodos producidos convencionalmente.
Las baterías de ion-litio actuales se cargan demasiado lentamente y los fabricantes suelen utilizar solventes inflamables, tóxicos y costosos, lo que aumenta el tiempo y el costo de producción. Nuestro proceso de fabricación libre de solventes aborda esas desventajas al producir electrodos que alcanzan el 78% de su capacidad en 20 minutos, sin necesidad de solventes, pastas y largos tiempos de producción.
Yan Wang
Los electrodos de las baterías de ion-litio suelen fabricarse mezclando materiales activos, aditivos conductores, polímeros y solventes orgánicos para crear una pasta. Esta pasta se adhiere a un sustrato metálico, se seca en un horno y se corta en piezas para su uso en baterías. Los solventes se recuperan mediante destilación.
En contraste, el nuevo proceso consiste en mezclar polvos secos que se cargan eléctricamente para que se adhieran al rociarse sobre un sustrato metálico. Los electrodos recubiertos en seco se calientan y se comprimen con rodillos. Los investigadores informaron que al omitir el proceso convencional de secado y recuperación de solventes se reduce el uso de energía en la fabricación de las baterías en un 47%, según estimaciones.
La microestructura única también podría beneficiar al electrodo, brindándole una mejor capacidad de carga rápida y una vida útil más prolongada. Por lo tanto, el equipo de investigadores considera que este trabajo allana el camino hacia una forma más eficiente y económica de fabricar baterías con productos de electrodos de mayor calidad.
La tecnología de electrodos secos puede resultar rentable, ya que elimina la necesidad de solventes y los pasos de recuperación de solventes, al tiempo que aumenta la densidad de energía. Además, esta tecnología tiene el potencial de reducir los costos de producción al simplificar el proceso de fabricación y disminuir los requisitos de espacio en las instalaciones. Los investigadores afirman que estos procesos de fabricación libres de solventes también son compatibles con las baterías de próxima generación, especialmente con las baterías de estado sólido (BSS), y ya han captado la atención de la industria.
Vía www.wpi.edu
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