Семь этапов создания аккумуляторной батареи

Категория: Новости производителей

Опубликовано 11.02.2017 08:49

Автор: Abramova Olesya

[Посмотрите на процесс сборки аккумуляторной батареи в современной лаборатории PNNL]

Начиная от смартфона и заканчивая электромобилем, аккумуляторные батареи проникли, кажется, уже во все сферы нашей современной жизни. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, что находится внутри этого устройства, благодаря которому мы можем обмениваться сообщениями, ездить по городу и многое другое. И если вам интересно это узнать, приглашаем в Тихоокеанскую северо-западную национальную лабораторию (Pacific Northwest National Laboratory - PNNL), одну из немногих экспериментальных производственных лабораторий, открытых для общественности.

Мощности лаборатории позволяют ученым проверять все виды новых материалов, в том числе литий, серу, натрий и магний - все для поиска улучшенных характеристик электрохимических источников тока. Оборудование помогает сотрудникам специализированных научно-технических учреждений, университетов и исследовательских центров проводить тесты для поиска более мощных и более безопасных альтернатив сегодняшним технологиям аккумуляторных батарей.

В этой лаборатории ученые также исследуют экспериментальные типоразмеры и варианты исполнения корпуса, к примеру, аккумуляторные батареи типа “pouch” - герметично помещенные в мягкую пластиковую оболочку. Как и полноразмерные модели, аккумуляторы “pouch” имеют три основные части - два электрода и электролит, разделяющий их.

Работу аккумуляторной батареи обеспечивает движение крошечных заряженных частиц между электродами, происходящее в электролите. Этот процесс обеспечивает нас необходимым электричеством для просмотра видео на нашем смартфоне, для поездки в магазин на электромобиле и даже для хранения возобновляемой энергии в то время, когда солнце не светит, а ветер не дует.

Но как же создается литиевая аккумуляторная батарея для солнечной электростанции? Вот семь наиболее важных этапов в этом процессе, который занимает около двух недель:

• Создание суспензии для электродов. Порошки, содержащие активные вещества электродов, к примеру, литий), смешивают в большой емкости с вяжущим материалом, который действует как клей, в результате чего создается то, что ученые называют суспензией, или “жидким тестом”.

• Нанесение суспензии на электроды. Затем суспензия наносится на очень длинную (до нескольких десятков метров) ленту фольги, которая медленно проходит через печь с температурой 300°С, что позволяет нанесенному слою затвердеть.

• Штамповка электродов. Пропеченный рулон фольги с нанесенной суспензией разрезается на более мелкие части сверхострой, прямоугольной матрицей. Резким движением эта матрица вырезает отдельный фрагмент электрода аккумуляторной батареи.

• Укладка электродов. Автоматизированная машина с помощью присосок подбирает и выкладывает отрезные фрагменты электродов, помещая между ними изоляционный слой. В результате у нас формируется стек электродов размером с кредитную карту.

• Создание оболочки. Специальный влагонепроницаемый материал прессуют для придания ему прямоугольной формы. Стек электродов вставляют в этот полученный корпус.

• Заливка электролита. Жидкий электролит вводится в пока еще незапечатанную оболочку аккумуляторной батареи.

• Герметизация аккумуляторной батареи. Залитую электролитом аккумуляторную батарею термически запаивают и помещают в вакуумную камеру, где из корпуса удаляется избыток воздуха.

Затем аккумуляторная батарея проходит через несколько непрерывных циклов зарядки/разрядки в специальных условиях, имитирующих экстремальные температуры в диапазоне от 20 до 140°С.

Если испытуемый образец показал себя хорошо в тестах, то используемое в нем уникальное сочетание различных материалов может получить дальнейшее развитие. Самые многообещающие разработки проходят сертификацию, после – идут в производство и через некоторое время мы вполне можем обнаружить такие аккумуляторы в своих устройствах.

Примечание редактора: данная статья является сокращенной версией отчета Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, посвященного работе накопителей энергии для электрических транспортных средств и энергосистем. Узнать больше об этом можно непосредственно на сайте лаборатории.