Fraunhofer ILT开发基于激光的锂离子电池生产技术

最近，德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）研究人员宣布，他们已经开发了两种基于激光的创新锂离子电池生产技术。据报道，这两种制造技术不仅节省了生产能源，而且可以生产出功率密度更高、使用寿命更长的电池。

研究人员指出，石墨电极的制造是锂离子电池生产的关键步骤之一。在以往的电极制备过程中，通常的操作是在铜箔上均匀涂抹石墨膏，将电极传输到160℃－180℃燃气炉(主要通过输送带输送铜箔)干燥。在消耗大量能源的同时，气体驱动的连续炉也占用了大量空间，传动带通常长达60个－100米，工业规模运行时每分钟可干燥100米铜箔。

(图片来源:Fraunhofer ILT）

弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）研究人员开发了一种可用于干燥过程的二极管激光系统。激光束的波长为1微米(1μm），通过特殊的光学设备放大后，电极可以在大范围（大面积）内照亮。该光学系统由Fraunhofer的行业合作伙伴Laserline专门为干燥系统设计。

Fraunhofer Samuellilt薄膜加工组长 Fink解释了该过程背后的原理：“与热风干燥过程相比，我们的二极管激光器将高强度光束投射到涂有石墨膏的铜箔上，以完成干燥过程。黑色石墨吸收能量，相互作用导致石墨颗粒加热，溶液在此过程中蒸发。”

该技术带来了许多好处：与以往耗电的熔炉相比，二极管激光器非常节能，向环境释放的热量很少。此外，与传统熔炉相比，激光干燥系统占用的空间大大降低——据报道，二极管激光干燥的使用将减少50%％工业干燥系统所需的能量至少减少了60个空间％。

还能提高锂离子电池的功率密度和使用寿命。具有1毫焦（mJ）脉冲能量高功率超短脉冲激光器（USP）一种类似通道的空穴结构被引入电池电极中。这些通道充当离子的“高速公路”——它们大大缩短了离子的行驶距离，从而缩短了充电过程。同时，这防止了缺陷的发生，从而增加了充电循环的次数，最终延长了电池的使用寿命。

Fraunhofer ILT研究人员面临的挑战之一是如何处理更大的区域，以实现工业生产所需的高通量。然而，该团队通过并行过程控制的多波束布局解决了这个问题：他们使用四个扫描仪（每个扫描仪有六个波束）并行处理箔纸。波束覆盖250毫米宽的石墨层，并能连续处理。这种多光束光学系统与Fraunhofer相同 Pulsarlt子公司 Photonics密切合作开发和实现，可延长石墨负电极的使用寿命，提高化学储能电池的循环寿命，降低锂电池的成本。