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Jul 23, 2023

より良いEVバッテリーへの道は工場現場から始まる

EV バッテリーの新しい製造方法により、コストが削減され、性能が向上し、有毒なスラリーが排除される可能性があります。 電気自動車への移行が全力で進んでいる現在

EV バッテリーの新しい製造方法により、コストが削減され、性能が向上し、有毒なスラリーが排除される可能性があります。

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現在、電気自動車への移行が全力で進んでおり、自動車メーカーは需要を満たすのに十分な量のEVバッテリーを確保しようと先を争っている。 つまり、リチウム、リチウム、さらにリチウムということになります。 新しい供給ラインを開拓することは重要な戦略の 1 つですが、柔らかい銀白色の金属からゼロエミッション価値を最後の部分まで絞り出す次世代の製造技術にも注目が集まっています。

EVバッテリー技術の最新開発は、米国エネルギー貯蔵会社ナビタス・システムズとの官民提携のもと、米国エネルギー省の広大な研究施設ネットワークの一部であるオークリッジ国立研究所（ORNL）から得られたものである。

研究チームは、EVバッテリーの電極にリチウムを塗布する従来のスラリーベースの方法に着目した。 スラリー法はその点では効果的ですが、スラリー自体は健康や環境への影響のリスクを伴う有毒溶剤の煮込みです。 スラリー法では、乾燥やプロセスへの循環などの追加費用もかかります。

ORNL研究チームは、リチウムスラリー中の有毒溶媒を減らそうとする代わりに、それを完全に廃止し、新しい乾式処理法を採用した。

新しい方法では、緻密な粉末ベースの材料を作成します。 それは思っているほど簡単ではありませんが、EV バッテリーの寿命を延ばし、性能を向上させるという点では、その見返りは非常に大きくなる可能性があります。

「これにより溶剤が除去され、耐久性があり、不活性要素による負担が軽減され、使用後も高いエネルギー貯蔵容量を維持できるバッテリーを提供できることが期待できます」とオークリッジは今週初めに報告しました（オークリッジの記事の詳細はこちらをご覧ください） 。

同研究所は「このような改善によりEVの普及がさらに広がり、二酸化炭素排出量の削減と米国の気候変動目標の達成に貢献する可能性がある」と付け加えた。

スラリーフリーで無毒な将来の新しいリチウムイオン EV バッテリーを期待してはいけません。 ORNL チームはまだ研究開発プロセスの初期段階にあります。 しかし、乾式加工法は、省スペース、省時間、省エネルギーな製造方法として既に知られている。 同研究室はまた、初期費用の削減と廃棄物処理効率の向上も利点として挙げています。

Navitas 側の主任研究員、Bryan Steinhoff 氏は、メーカーが乾式処理法に切り替えれば、かさばるコーティングや溶剤の設備を廃止できると説明しています。 「代わりに乾式プロセスを使用できれば、設置面積を最大 40 ～ 50% 削減でき、数億ドルを節約できます」とシュタインホフ氏は、新しいギガスケールの EV バッテリー工場のコストについて言及しています。

ORNL はまた、乾式プロセスは他の電極製造装置と互換性があるとも指摘しています。

ただし、何が機能するのかを知ることと、それがなぜ機能するのかを知ることは同じではありません。 その理由を理解することが、大衆市場向けの EV バッテリーに乾式処理を適用する前の次のステップです。

研究の現段階では、ORNL チームは Navitas 製の乾式処理電極を分析し、その結果を Chemical Engineering Journal に報告しました。

「乾式プロセスによる高スループットおよび高性能リチウムイオン電池」というタイトルの研究成果をご覧ください。 外出中の人のために簡単に言うと、乾式処理によりメーカーはより多くの活物質を電極に充填できるようになるということです。

電極を厚くすると製造が比較的容易になり、負荷性能の向上につながる可能性がありますが、それは長い答えにつながります。 電極の厚さが電力の制限要因となる可能性があります。 研究の次の段階では、リチウム粉末用のポリテトラフルオロエチレン結合剤が注目されることになる。

「このプロジェクトの主な目標は、乾式プロセスに適したより良いバインダーを開発または特定することです。なぜなら、現在のバインダーはアノード環境に対してあまり安定していないからです」とチームの共同リーダーであるオークリッジ・ジャンリン・リー氏とランニング氏は説明した。 ORNLのタオです。