I ricercatori guidati da Yan Wang del WPI sviluppano il solvente

Un team guidato dal ricercatore Yan Wang del Worcester Polytechnic Institute (WPI) ha sviluppato un processo privo di solventi per produrre elettrodi per batterie agli ioni di litio che sono più ecologici, più economici e si caricano più velocemente degli elettrodi attualmente sul mercato, un progresso che potrebbe migliorare la produzione. di batterie per veicoli elettrici.

Nella rivista Joule, il gruppo ha riferito di un processo di produzione con stampa a secco che evita i solventi tossici e i lunghi tempi di asciugatura necessari quando si producono elettrodi con fanghi e metodi di produzione convenzionali. Wang, professore del WPI William B. Smith Dean presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e dei materiali, ha affermato che il nuovo processo potrebbe essere ampliato e ridurre i costi di produzione degli elettrodi fino al 15%, producendo allo stesso tempo elettrodi che possono caricarsi più velocemente rispetto a quelli convenzionali. elettrodi prodotti.

"Le attuali batterie agli ioni di litio si caricano troppo lentamente e i produttori in genere utilizzano solventi infiammabili, tossici e costosi che aumentano i tempi e i costi di produzione", ha affermato Wang. "Il nostro processo di produzione privo di solventi risolve questi svantaggi producendo elettrodi che si caricano al 78% della capacità in 20 minuti, il tutto senza la necessità di solventi, fanghi e lunghi tempi di produzione."

Gli elettrodi commerciali per batterie agli ioni di litio sono generalmente realizzati mescolando materiali attivi, additivi conduttivi, polimeri e solventi organici per creare un impasto che viene incollato su un substrato metallico, essiccato in un forno e tagliato a pezzi per l'uso nelle batterie. I solventi vengono recuperati mediante distillazione.

Il processo dei ricercatori, al contrario, prevedeva la miscelazione di polveri secche caricate elettricamente in modo che aderissero quando spruzzate su un substrato metallico. Gli elettrodi rivestiti a secco sono stati quindi riscaldati e compressi con rulli. I ricercatori hanno riferito che l’eliminazione del processo convenzionale di essiccazione e recupero del solvente ha ridotto il consumo di energia per la produzione delle batterie di circa il 47%.

Wang si concentra da tempo sul miglioramento delle batterie agli ioni di litio e sulla riduzione dei rifiuti che creano. Ha co-fondato Ascend Elements, una società che sta sviluppando tecnologie di riciclaggio delle batterie. Il lavoro di produzione degli elettrodi di Wang è stato finanziato dal Dipartimento dell'Energia insieme all'Advanced Battery Consortium LLC degli Stati Uniti e al Massachusetts Clean Energy Center. I collaboratori del progetto includevano Yangtao Liu '22 (PhD), lo studente laureato Jinzhao Fu, l'assistente professore di ricerca Xiaotu Ma, Panawan Vanaphuti '22 (PhD) e Rui Wang '23 (PhD), tutti del WPI; e ricercatori della Texas A&M University, della Rice University, della Microvast Inc., dell’Argonne National Laboratory e del Brookhaven National Laboratory.

WPI ha depositato una domanda di brevetto sulla tecnologia di produzione sviluppata dal team di Wang. Inoltre, Wang e uno dei suoi collaboratori, Heng Pan della Texas A&M University, hanno co-fondato AM Batteries Inc., una società sostenuta da venture capital che sta lavorando con Amperex Technology Limited (ATL) e altre società per espandere la produzione di elettrodi senza solventi produzione.

Il Worcester Polytechnic Institute guiderà un team di ricercatori industriali e universitari in un progetto da 2,4 milioni di dollari per produrre batterie per auto agli ioni di litio più economiche e con ricarica più rapida.

Yan Wang, un ricercatore di materiali riconosciuto a livello mondiale, è uno degli 83 "migliori inventori accademici emergenti del mondo" eletti nella classe 2022 della National Academy of Inventors.

Il Worcester Polytechnic Institute (WPI) amplierà il proprio lavoro sul riciclaggio delle batterie agli ioni di litio e guiderà un team di collaboratori accademici e industriali in un progetto da 2 milioni di dollari per ridurre i costi e migliorare le prestazioni dei materiali riciclati delle batterie.

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