琛工业大学电动汽车部件生产工程系(PEM)证明,采用新的激光工艺可以显著缩短电池电极生产的干燥时间。

这项研究的背景是,锂离子电池仍然是电动汽车最昂贵的单一部件——具体来说,PEM 在通讯中指出,锂离子电池占总成本的 31%。除了原材料的采购,目前的生产工艺也使电池价格昂贵。

电池生产如此耗能,部分原因在于电极的制造:活性材料(例如用于阴极的锂、镍、锰和钴)以粉末形式混合,并与液体粘合剂混合形成糊状物。这种糊状物(专业术语中称为浆料)随后被尽可能薄地涂在载体膜上,并立即在巨大的烤箱中干燥以蒸发液体成分。因此,液体仅在应用工艺步骤中才需要,然后在宽几米、长 100 米的烤箱中干燥,具体取决于系统,这会消耗大量能源。

这群亚琛大学的研究人员现在声称,这种基于激光的新工艺“可以显著缩短干燥时间,但质量至少与当前最先进的技术水平相同”。该技术是他们与衍生工程服务提供商 PEM Motion 和巴登-符腾堡州激光专家 Trumpf 共同开发的。据称,基于 VCSEL 的激光加热系统可以将运营成本和二氧化碳消耗量降低多达 40%。此外,在保持相同电极和电池质量的同时,设备成本可以降低多达 50%。此外,
VCSEL 激光加热系统的模块化设计可以实现更精确的干燥。它们具有单独的区域,可以精确控制各个照明区域。VCSEL 模块的另一个特点是其结构紧凑、工作距离短。这也使其能够轻松集成到现有系统中。

“这一步骤使电池生产更加节能、高质量和具有成本效益,”PEM 负责人 Achim Kampker 教授说。Trumpf Photonic Components 营销和销售副总裁 Ralph Gudde 补充道:“激光干燥具有许多优势,例如提高能源效率、减少占地面积和更好的工艺控制。”

该研究所与其衍生公司 PEM Motion 和科技公司 Trumpf 合作,在一份英文白皮书中介绍了亚琛工业大学在其自身研究路线上进行的实验研究成果。

就在 4 月,PEM 宣布已开发出一种使用激光工艺干燥 LFP 阴极和石墨阳极的方法,这是 IDEEL 研究项目的一部分。这家总部位于亚琛的公司与弗劳恩霍夫激光技术研究所 (ILT) 合作开展了这个项目。