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德国借助太阳能开发锂电池蚀刻工艺 以提高电池功效和性能

TIME : 2021-01-08

导读:德国光伏设备制造商将与基尔大学合作,开发可规模化生产的硅阳极,以提升锂离子电池性能。


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德国太阳能行业湿化学加工设备供应商RENA技术公司与基尔的Christian Albrecht大学(CAU)合作开发了一种新的锂离子电池硅阳极生产工艺,该工艺借鉴了RENA在太阳能行业采用的类似在线技术。


RENA在开发太阳能电池加工设备方面拥有丰富的经验,并将其注意力和专业知识转向不断发展的储能行业,特别是在开发硅阳极方面,以提高储能锂电池的功效和性能,这是固定存储应用中最常用的化学成分。


RENA和团队与CAU专家一起工作,发现硅比石墨能够处理更多的锂离子,而石墨是生产阳极的常用材料。然而,用硅制成的阳极,其能量密度是石墨的十倍。长期以来的问题是,硅在负载锂离子时变得不稳定,这意味着硅阳极的循环寿命非常短。


为了克服这一不足,CAU的研究人员采用了电化学蚀刻步骤,将硅结构化,在阳极中加入空隙,使硅能够膨胀而不断裂。


这种工艺虽然有效,但并不适合大规模生产,因为它通常需要对加工过的基片进行密封,以避免正负电极之间的短电流。因此,任何在生产中需要高产量的产品——如锂离子电池——都不适合采用蚀刻工艺。


进入RENA公司这家德国公司可以通过简化机器来调整其太阳能电池在线工艺,以处理大规模量的硅电化学蚀刻。


CAU研究员Sandra Hansen说:“RENA在设备和工艺开发方面的经验是将这项技术转移到工业领域的重要因素。”


RENA的业务发展经理Franck Delahaye补充道:“CAU在材料科学、硅阳极和电池制造方面的深厚知识将是将我们系统上加工的硅材料整合到高性能锂离子电池中的关键。”


除了电池制造之外,该在线系统还适用于进一步的高产量应用,如太阳能电池制造。Delahaye总结道:“在那里,多孔硅可以作为分离层,以分离外延结构,如太阳能电池或硅片,这些外延结构在电化学蚀刻步骤后沉积在硅片上。”

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