O processo de bateria seca minimiza o impacto ambiental e o consumo de energia

Jun 13, 2023

Cristão Kazarian | 10 de julho de 2023

Uma das principais etapas no processo de fabricação da bateria é o revestimento do material ativo no topo da folha metálica para criar o eletrodo. O material ativo é onde ocorrem as reações eletroquímicas, permitindo que o eletrodo armazene e libere energia quando a célula descarrega.

O eletrodo de bateria seca (DBE) é um conceito e tecnologia emergente na indústria de baterias que inova a fabricação de eletrodos como uma rota “do pó ao filme”. O processo reduz o tempo e a energia necessários e minimiza o espaço necessário, em comparação com a fabricação por processo úmido (revestimento da folha do eletrodo com uma pasta química úmida).

O processo úmido tradicional é uma etapa mais complicada da fabricação de baterias. De acordo com a empresa de soluções de detecção de fluidos Rheonics, a primeira etapa da montagem é a deposição de uma suspensão contendo o material ativo, material condutor e ligante polimérico em um solvente sobre um filme de cobre ou alumínio (preparação e revestimento da pasta). Isto é seguido pela secagem, calandragem e dimensionamento dos eletrodos.

Para fornecer um desempenho eletroquímico desejável, o processo de fabricação de eletrodos de bateria em várias etapas precisa ser rigorosamente controlado. As pastas são um sistema de suspensão complexo que contém uma porcentagem significativa de partículas sólidas de diferentes produtos químicos, tamanhos e formatos em um meio altamente viscoso.

Uma mistura completa da pasta é essencial para a homogeneidade. As propriedades reológicas das pastas afetam atributos importantes: estabilidade da pasta, facilidade de mistura e desempenho do revestimento, que afetam os eletrodos acabados. A composição e as condições de processamento aplicadas podem ter impacto na reologia da suspensão resultante.

O processo DBE tem sido alvo de atenção nos últimos anos como uma solução viável para o complexo e demorado processo úmido tradicional.

As baterias de íons de lítio são usadas em eletrônicos, brinquedos, fones de ouvido sem fio, ferramentas elétricas portáteis, eletrodomésticos pequenos e grandes, veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia elétrica.

A Maxwell Technologies – que agora faz parte da Tesla – e outras empresas, incluindo a LiCap Technologies, com sede na Califórnia, e a AM Batteries, com sede em Massachusetts, estão oferecendo tecnologia de revestimento seco.

A LiCap Technologies chama seu processo de tecnologia de Eletrodo Seco Ativado. Em dezembro de 2022, a LiCap fez parceria com a Siemens e a BW Papersystems (uma divisão da Barry-Wehmiller) na produção em massa de equipamentos para fabricação de eletrodos secos.

A parceria estratégica irá fabricar e comercializar sistemas inovadores de fabricação de eletrodos secos para a indústria de células de bateria.

AM Batteries descreve seu processo como:

Estas são apenas algumas empresas que mergulharam no DBE.

Apenas este ano, tanto a Tesla quanto a Volkswagen começaram a usar o processo DBE.

Em março de 2023,Teslaincorporou o novo processo de revestimento de eletrodo seco para fabricação de baterias que está aplicando ao seu novo design de células 4680 de próxima geração.

A Tesla obteve a tecnologia de processo seco por meio de sua aquisição da startup californiana Maxwell Technologies em 2019, que substitui a etapa tradicional e complicada de fabricação de baterias que envolve o revestimento da folha do eletrodo com uma pasta química úmida (a empresa EV vendeu Maxwell Technologies em 2021 para UCPower, mas manteve sua metodologia de processo de eletrodo de bateria seca.)

No método tradicional, a folha revestida precisa passar por um longo processo de secagem antes da montagem final, e os solventes tóxicos usados ​​na pasta precisam ser recuperados e descartados.

Tesla também acredita que o processo de revestimento seco tem o potencial de reduzir drasticamente o tamanho, o custo, o consumo de energia e o tempo do ciclo de produção das fábricas de baterias, ao mesmo tempo que aumenta a densidade de energia e a potência das células da bateria.

A Panasonic, um dos parceiros de baterias da Tesla, anunciou em maio deste ano que está atrasando a produção em volume da célula de bateria Tesla 4680 para introduzir “medidas de melhoria de desempenho”. Não houve informações sobre quais são as medidas.