Proses pembuatan baru telah mengurangi biaya baterai Li-Ion hingga setengahnya

Para peneliti di Institut Teknologi Massachusetts dan 24M telah mengembangkan proses yang ditingkatkan untuk produksi baterai lithium-ion desain baru. Menurut perhitungan para insinyur, setidaknya mengurangi separuh biaya baterai dengan menyederhanakan proses itu sendiri dan mengurangi jumlah bahan yang diperlukan, sambil meningkatkan karakteristik teknis baterai.

Baterai Li-ion adalah bagian kendaraan listrik yang paling mahal. Hanya karena "peretasan" ini, harga eceran mobil akan turun secara signifikan.

"Kami telah meninjau keseluruhan proses," kata Profesor Yet-Ming Chiang, co-founder 24M (sebelumnya juga co-founder dari produsen baterai A123). Proses pembuatan baterai saat ini, katanya, tidak banyak berubah selama dua dekade sejak penemuan teknologi. Itu tidak efisien dan menggunakan lebih banyak tahapan daripada yang dibutuhkan.

Pada tahun 2020, menurut Chan, 24M akan dapat menghasilkan baterai kurang dari $ 100 per kilowatt-jam. Menurut untuk ahli, ini justru harga yang mewakili ambang harga untuk distribusi massa kendaraan listrik. Megafactory 1 Tesla Gigafactory yang saat ini sedang dibangun juga berharap dapat mencapai biaya sebesar itu pada 2017 karena produksi massal.

Saat ini, diperkirakan bahwa biaya baterai Li-Ion berkisar dari $ 300 hingga $ 500 per kilowatt-jam.

Baterai semi-padat

Teknologi proses baru adalah model hibrida antara baterai padat konvensional dan apa yang disebut " baterai aliran", di mana suspensi partikel kecil dalam cairan yang dipompa ke berbagai kompartemen baterai memainkan peran elektroda. Sebenarnya, desain baterai seperti itu ditemukan lima tahun yang lalu oleh Profesor Chan sendiri dan rekan-rekannya.

Dalam opsi 24M, meskipun bahan elektroda bukan fluida, ia masih terdiri dari suspensi koloid "semi-padat" yang serupa. Sebenarnya, mereka menyebutnya baterai "semi-solid".

Pendekatan ini sangat menyederhanakan produksi baterai, dan juga menambah fleksibilitas dan daya tahan. Dalam karya ilmiah yang diterbitkan profesor di jurnal "Journal of Power Sources" ( doi: 10.1016 / j.jpowsour.2015.06.023), dikatakan bahwa desain baru ini cocok untuk baterai dengan kepadatan energi rendah dan kepadatan energi tinggi, seperti pada baterai Li-Ion.

Proses pembuatan standar menyediakan aplikasi cairan lapis demi lapis pada gulungan media. Setiap mantel harus kering sebelum diaplikasikan berikutnya. Metode baru tidak memerlukan pengeringan sama sekali. Menggunakan lebih sedikit elektroda dengan ketebalan lebih sedikit, mengurangi 80% jumlah lapisan yang dibutuhkan dalam baterai, serta jumlah bahan yang tidak berfungsi di dalam baterai.

Jika partikel dalam suspensi berfungsi sebagai elektroda, maka partikel bermuatan harus menempuh jarak yang lebih pendek - properti yang dikenal sebagai "tortuosity", yang mengurangi jumlah material yang dibutuhkan untuk elektroda.

Ilustrasi menunjukkan bahwa baterai baru dapat ditekuk dan dilipat, ini tidak mempengaruhi sifat mereka.



24M telah memproduksi sekitar 10.000 baterai untuk pengujian di pabrik percontohan. Perusahaan menerima delapan paten, dan 75 aplikasi paten lainnya sedang menunggu. Mengingat investasi $ 50 juta yang diterima dari perusahaan modal ventura ditambah hibah dari Departemen Energi AS, menjadi jelas bahwa bisnis di sini serius.

Awalnya, seharusnya menggunakan baterai sebagai sumber daya cadangan dalam energi alternatif, tetapi sekarang Profesor Chan dan rekan memutuskan bahwa baterai baru cukup cocok untuk kendaraan listrik.

Yang penting, proses manufaktur baru memungkinkan pabrik kecil untuk mencapai biaya produksi yang sama dengan pabrik besar. Peningkatan produksi tidak menghasilkan dampak ekonomi yang nyata. Jadi prospek ekonomi dari Tesla Motors Gigafactory semakin sedikit kabur. Namun, Ilon Mask tidak akan tersinggung jika baterai Li-Ion menjadi lebih murah beberapa kali tanpa bantuannya.

Source: https://habr.com/ru/post/id381101/