Επανάσταση στην τεχνολογία μπαταριών: Η Δρέσδη ανακαλύπτει φιλικά προς το περιβάλλον ηλεκτρόδια!

Επανάσταση στην τεχνολογία μπαταριών: Η Δρέσδη ανακαλύπτει φιλικά προς το περιβάλλον ηλεκτρόδια!

Ο καθηγητής Stefan Kaskel από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δρέσδης (TUD) μαζί με τους Δρ. Benjamin Schumm και Dr. Holger Althues από το Fraunhofer Institute for Materials and Beam Technology IWS ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή διαδικασία για την παραγωγή ηλεκτροδίων μπαταρίας: την κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τεχνολογία DRYtraec®. Αυτή η οικονομικά αποδοτική και φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος βραβεύτηκε με το βραβείο Joseph von Fraunhofer 2025 στην ετήσια συνάντηση Fraunhofer στις 4 Ιουνίου 2025. Η τεχνολογία συμβάλλει σημαντικά στη βιώσιμη παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου (LIB), που είναι απαραίτητες για ηλεκτρικά οχήματα και σταθερή αποθήκευση ενέργειας.

Το DRYtraec® βασίζεται σε μια καινοτόμο διαδικασία που αποφεύγει τη χρήση τοξικών διαλυτών και εξαλείφει την ανάγκη για ενεργοβόρα και δαπανηρή ξήρανση της επικάλυψης του ηλεκτροδίου. Τα ηλεκτρόδια αποτελούνται από ένα μεταλλικό φύλλο καλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα που περιέχει ενεργά συστατικά για αποθήκευση ενέργειας. Στη διαδικασία DRYtraec®, ένα μείγμα ξηρής σκόνης εφαρμόζεται μηχανικά στο φιλμ και οι δύο πλευρές του φιλμ μπορούν να επικαλυφθούν σε ένα βήμα. Αυτό οδηγεί σε ισχυρά ηλεκτρόδια μεγάλης διάρκειας και εξοικονόμησης πόρων.

Βιωσιμότητα στην παραγωγή μπαταριών

Το πρώτο πρωτότυπο σύστημα για το DRYtraec® τέθηκε σε λειτουργία το 2013 και από τότε αναπτύσσεται συνεχώς. Το σύστημα επιτρέπει τον συνεχή έλεγχο της διαδικασίας και παράγει ηλεκτρόδια υψηλής ποιότητας στη διαδικασία roll-to-roll. Ο Δρ Holger Althues τονίζει ότι η πλατφόρμα εξυπηρετεί ερευνητές και βιομηχανικούς πελάτες από τη δοκιμή έως την εμπορική χρήση. Αυτή η στενή συνεργασία μεταξύ TUD και Fraunhofer IWS θεωρείται το κλειδί για την επιτυχημένη ανάπτυξη της τεχνολογίας.

Μια κρίσιμη πτυχή της τεχνολογίας DRYtraec® είναι η εξοικονόμηση κόστους ενέργειας και η αποφυγή τοξικών διαλυτών, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό δεδομένης της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης για φιλικές προς το περιβάλλον μεθόδους παραγωγής στη Γερμανία. Η αυτοκινητοβιομηχανία έχει ξεκινήσει φιλόδοξα προγράμματα ηλεκτρικών οχημάτων, οδηγώντας σε αυξανόμενη ζήτηση για την κατασκευή μπαταριών. Πολλές γερμανικές εταιρείες αγοράζουν αυτήν τη στιγμή στοιχεία μπαταρίας από Ασιάτες κατασκευαστές που έχουν εμπειρία δεκαετιών στη μαζική παραγωγή.

Περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση και εναλλακτικές τεχνολογίες

Η αυξανόμενη ζήτηση για βιώσιμες τεχνολογίες μπαταριών οφείλεται επίσης στην αυξανόμενη περιβαλλοντική συνείδηση ​​και στην ανάγκη να βρεθούν εναλλακτικές λύσεις στα παραδοσιακά προϊόντα ιόντων λιθίου. Η σπανιότητα πρώτων υλών λιθίου και οι οικολογικοί κίνδυνοι από την εξόρυξη πρώτων υλών απαιτούν όχι μόνο μπαταρίες ιόντων λιθίου αλλά και εναλλακτικές τεχνολογίες, όπως συστήματα με βάση τον ψευδάργυρο και το νάτριο. Αυτά δεν είναι μόνο φθηνά και μη τοξικά, αλλά μπορούν επίσης να ενσωματωθούν στις υπάρχουσες διαδικασίες παραγωγής.

Δεδομένων των προκλήσεων που σχετίζονται με την παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου, οι διαδικασίες παραγωγής με βάση το νερό έναντι χωρίς διαλύτες είναι κρίσιμες. Αυτά θα μπορούσαν όχι μόνο να μειώσουν το κόστος, αλλά και να μειώσουν σημαντικά τις εκπομπές CO2. Ο ψευδάργυρος και το νάτριο είναι επαρκώς διαθέσιμα και δεν ενέχουν κινδύνους για την υγεία. Είναι σημαντικό να ληφθούν υπόψη αυτές οι νέες μέθοδοι για την ηλεκτρονική ανάλυση της υγείας των μπαταριών για την ανάπτυξη βιώσιμων στρατηγικών λειτουργίας. Καινοτόμες τεχνολογίες όπως η φασματοσκοπία δυναμικής αντίστασης και οι μέθοδοι τεχνητής νοημοσύνης προσφέρουν ελπιδοφόρες προσεγγίσεις για μελλοντική ανάλυση δεδομένων.

Συνολικά, η ανάπτυξη του DRYtraec® όχι μόνο δείχνει την πρόοδο στην παραγωγή ηλεκτρικών μπαταριών, αλλά και πόσο σημαντικές είναι οι βιώσιμες προσεγγίσεις στη σύγχρονη τεχνολογία. Ο κλάδος βρίσκεται στην αρχή μιας αλλαγής που επηρεάζει τόσο τις μεθόδους παραγωγής όσο και τα υλικά που χρησιμοποιούνται.