新型干式涂层工艺可以改变电池电极的制造，不仅环保效益还高

制造电池电极的传统工艺不仅要用到有毒溶剂，还需要大量的空间和能源。DRYtraec能突破这些瓶颈，这是一种由弗劳恩霍夫材料与梁技术研究所IWS开发的新型干式涂层工艺。该技术对环境友好且具有成本效益，可以大规模使用，有可能彻底改变电池电极的制造。

联邦经济事务和能源部(BMWi)预测，到2030年，德国将消耗约655太瓦时，比现在增加近20%。PrognosAG代表该部进行了相应的研究。很明显，社会的整体能源需求在不断增加。因此，快速增长的电动汽车行业正在寻找新的方法来减少制造电池所需的能源，从而将它们设计得尽可能具有成本效益和环保性。

DRYtraec是一种很有前景的解决方案，由德累斯顿FraunhoferIWS的跨学科研究团队开发，该团队专注于电池电极的生产。

作为任何电池的关键部件，电极通常由带有薄涂层的金属箔组成。该涂层包含负责储存能量的活性成分。FraunhoferIWS化学涂层技术组经理BenjaminSchumm博士解释说：“传统的涂层工艺使用湿化学方法，该方法应用所谓的浆料。将活性材料、导电碳和粘合剂分散在溶剂中制成一种糊状物，首先将其涂在金属箔上以形成湿涂层。需要具有很长干燥轨迹的超大型机器，以确保溶剂随后蒸发。使用DRYtraec，我们可以更有效地设计此过程。”

新的涂层工艺基本上使用与浆料工艺相似的原材料。FraunhoferIWS开发的干式涂层技术无需溶剂，而是使用特殊粘合剂。这些材料一起形成了一种干燥的混合物，该混合物被送入压延机间隙-两个以相反方向旋转的辊之间的间隙。关键的细节是其中一个滚轮必须比另一个转得更快。这会产生剪切力，确保粘合剂形成称为原纤维的线状网络。

“把它想象成一个机械嵌入粒子的蜘蛛网，”舒姆说。压力和运动在快速旋转的滚筒上形成一层精细的薄膜。然后将该薄膜在第二个压延间隙中转移到集电器箔上。这允许在没有大量额外工作的情况下同时涂覆两面。在最后一步，将得到的线圈切割成所需的尺寸，并根据需要堆叠各个部件，以生产成品电池。

成功归功于化学和制造工程方面的综合专业知识

因此，与现有的电池电极涂层工艺相比，DRYtraec具有明显的生态和经济优势。从该过程中去除有毒溶剂和耗能长的干燥机有利于环境。新工艺还加快了生产速度，仅需传统解决方案三分之一的设备空间，从多方面节约成本。在Schumm看来，DRYtraec过程的成功主要来自FraunhoferIWS研究团队的专业知识多样性。具有化学背景的同事研究了最佳粉末混合物，但例如制造工程方面的专家开发了防止干膜自支撑的设备，以确保其保持稳定。

广泛的可能应用

第一个原型DRYtraec系统作为“DryProTex”资助项目的一部分进行了调试。该项目表明，无论电池类型如何，都可以连续制造电极：“该技术的可能用途范围不限于特定的电池化学，”舒姆指出。“它可以同样用于锂离子电池和锂硫或钠离子电池。我们甚至正在研究固态电池。这些在未来将变得越来越重要，但这些材料不能耐受湿化学处理。因此，DRYtraec使我们能够为这个问题提供一个非常有前途的解决方案。”

业界对这个过程表现出极大的兴趣。目前正在与多家汽车和电池制造商讨论计划建设多个试点系统。除了使用DRYtraec制造电极之外，FraunhoferIWS的研究人员还参与了许多其他研究项目，以检查整个电池开发过程链。通过这样做，他们在塑造电池的未来方面发挥着关键作用。