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亞琛 Fraunhofer ILT 的研究人員開發(fā)了兩種基于激光的鋰離子電池制造技術(shù)。這些應(yīng)該在生產(chǎn)過程中節(jié)省能源，同時使電池具有更高的功率密度和更長的使用壽命。

激光技術(shù)的第一個應(yīng)用涉及電極涂層，在這種情況下專門用于陽極。眾所周知，目前將石墨糊涂在銅箔上，然后在 100 米長的烘箱中以高達(dá) 180 度的溫度干燥糊狀物。涂層銅箔像傳送帶一樣穿過燃?xì)饪緺t。

Fraunhofer 的專家現(xiàn)在開發(fā)了一種系統(tǒng)，其中使用二極管激光器進(jìn)行干燥。波長為 1 微米的激光束通過特殊光學(xué)器件擴(kuò)展，從而在大面積上照亮電極。“與熱風(fēng)干燥不同，我們的二極管激光器將高強(qiáng)度光束投射到涂有石墨膏的銅箔上，”Fraunhofer ILT 薄膜工藝組組長 Samuel Fink 說。“深黑色石墨吸收能量。由于發(fā)生相互作用，石墨顆粒升溫，液體蒸發(fā)。”芬克的預(yù)測：激光干燥可將能源需求降低多達(dá) 50%，將工業(yè)規(guī)模干燥系統(tǒng)所需的空間減少至少 60% .

激光技術(shù)在電池生產(chǎn)中的第二個用途也與電極有關(guān)——在這種情況下是為了提高功率密度和使用壽命。具有 1 毫焦耳脈沖能量的高功率超短脈沖激光 (USP) 在電池電極中引入孔結(jié)構(gòu)，即所謂的通道。“這些通道充當(dāng)離子高速公路。這顯著減少了離子行進(jìn)的距離，從而實(shí)現(xiàn)了更快的充電過程。同時，這可以防止出現(xiàn)缺陷，從而增加可能的充電循環(huán)次數(shù)并最終延長電池的使用壽命，”Fraunhofer ILT 在新聞稿中解釋道。

根據(jù)他們自己的說法，研究團(tuán)隊已經(jīng)成功地將這一過程從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模轉(zhuǎn)移到可擴(kuò)展的工業(yè)過程中。飛秒范圍內(nèi)的超短脈沖激光輻射用于修飾電極。Fraunhofer ILT 表面結(jié)構(gòu)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人 Matthias Trenn 解釋說：“激光脈沖的短相互作用時間足以去除材料，但同時可以防止孔熔化，從而避免電池性能下降。”

這不是必須解決的唯一實(shí)際問題：工業(yè)生產(chǎn)高吞吐量的更大區(qū)域也是一個問題。Fraunhofer 團(tuán)隊通過使用多光束排列進(jìn)行并行處理解決了這個問題。四個掃描儀，每個掃描儀有六個子光束，在傳送帶上平行運(yùn)行。它們覆蓋 250 毫米的寬度并連續(xù)處理電極層。

Fraunhofer ILT 將在 2023 年漢諾威工業(yè)博覽會（4 月 17 日至 21 日）的 Fraunhofer 展位上使用演示器展示用于電池生產(chǎn)的激光技術(shù)。 

原標(biāo)題：德國弗勞恩霍夫研究人員開發(fā)出兩種基于激光的鋰離子電池制造技術(shù)