Ключом к высокоёмким литиевым аккумуляторам может стать лазерная 3D-печать

Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (LLNL) получила от властей грант на $1,5 млн на разработку технологии лазерной 3D-печати катодов для высокоёмких литиевых аккумуляторов. В исследовании будут использоваться катодные порошки компании Ampcera, для чего с ней заключено партнёрское соглашение. Лазерная 3D-печать может открыть путь к массовому производству доступных по цене и ёмких литийсодержащих батарей, в которых нуждаются все.

Источник изображения: Jianchao Ye/LLNL

Сегодня катоды литийсодержащих аккумуляторов изготавливаются методом литья и в процессе нанесения покрытий. Рабочее вещество растворяется в растворителях, наносится на электроды и в формы, а затем долго сушится. Это дорого, неэффективно и не позволяет создавать структуры выше определённой толщины, что, в свою очередь, задерживает появление быстро заряжающихся аккумуляторов и вредит наращиванию плотности энергии аккумуляторами.

В то же время индустрия уже освоила лазерную 3D-печать с помощью порошков металлов и соединений. Исследователи из LLNL как раз займутся вопросами спекания катодных порошков с алюминиевыми электродами методом селективного лазерного плавления (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF).

«Экологически безопасный процесс позволяет обрабатывать толстые высокоёмкие трёхмерные катодные структуры, что позволит литийионным батареям достичь цели быстрой зарядки — 80 % заряда за 15 минут или меньше», — сказал ведущий исследователь LLNL Цзяньчао Йе (Jianchao Ye). — Благодаря отсутствию растворителя сверхбыстрая лазерная обработка позволяет осуществлять крупномасштабное производство батарей с более высокой производительностью, более низким энергопотреблением и стоимостью и, вероятно, улучшенной плотностью мощности и энергии».

Компания Ampcera обладает сильным портфелем технологий в области высокоэффективных твердотельных электролитов и электродных материалов. Ampcera предоставит LLNL самые современные и высокотехнологичные катодные порошки для обработки L-PBF.

«После разработки 3D-структурированных катодов мы рассчитываем расширить технологию до дизайна анодов, а также продолжить изучение её применения в полностью твердотельных литийметаллических батареях с ещё более высокими плотностями энергии и мощности», — сказал Хуэй Ду (Hui Du), соучредитель и технический директор компании Ampcera.