更环保 更便宜 充电更快 无溶剂工艺改善锂离子电池制造

美国伍斯特理工学院（WPI）研究团队开发了一种无溶剂工艺来制造锂离子电池电极，这种电极比目前市场上的电极更环保、更便宜、充电更快，这一进步可改善电动汽车电池的制造。研究成果发表在《焦耳》杂志上。

伍斯特理工学院研究员王岩。图源：马特·布尔戈斯

目前的锂离子电池充电太慢，制造商通常使用易燃、有毒和昂贵的溶剂，这增加了生产时间和成本。而无溶剂制造工艺可生产出20分钟内充电到78%容量的电极，其不需要溶剂、浆料和较长的生产时间，解决了以上缺点。

研究团队开发的干印制造工艺，避免了使用浆料和传统生产方法制造电极时所需的有毒溶剂，同时缩短了干燥时间。WPI机械与材料工程系教授王岩表示，新工艺可扩大规模，将电极制造成本降低至少15%，同时还生产出充电速度更快的电极。

商用锂离子电池电极通常通过将活性材料、导电添加剂、聚合物和有机溶剂混合制成浆料，该浆料粘贴到金属基板上，在烤箱中干燥，然后切成碎片用于电池，溶剂则通过蒸馏回收。

相比之下，新工艺涉及将带电的干粉混合在一起，以便它们在喷涂到金属基材上时会黏附，然后干涂电极被加热和用滚筒压缩。团队报告称，跳过传统的干燥和溶剂回收过程，估计可将电池制造的能源使用量减少47%。

长期以来，王岩团队一直专注于改进锂离子电池并减少它们产生的废物。电极研制工作得到了美国能源部、美国先进电池联盟公司和马萨诸塞州清洁能源中心资助。WPI已经就王岩团队开发的制造技术提交了专利申请。

锂离子电池的研发其实可追溯到20世纪70年代，但直到电动汽车、智能手机、平板电脑的普及，锂离子电池才得到真正推广。锂离子电池的优势显而易见：高电压、长寿命和低自放电率，这些都支撑了它如今的“地位”，但其制造技术也面临着多种挑战，譬如，提高能量密度、进一步延长寿命、降低成本，以及最重要的——提高安全性能。随着类似本文中新工艺的不断出现，锂离子电池未来将会拥有更广阔的应用前景，并且在能源领域的作用将会越来越重要。