新型雷射工藝：壽命更長、效能更高的鋰離子電池

編譯／高晟鈞

高性能電池是實現移動領域電氣化的關鍵要素和先決條件。無論適用於固定式儲能系統，還是用於諸如電動汽車、公車或自行車等，電池都將在這些領域佔具舉足輕重的地位。這也是世界各地研究人員都致力於改進電池技術的根本原因。

近期，來自德國亞琛的科學家開發了兩種基於雷射的製造技術，可以在生產過程中，使用更少的能源，同時製造出具有更高功率密度和使用壽命的鋰離子電池。

傳統的鋰離子電池生產過程中的關鍵步驟之一，是使用卷對卷工藝（Roll-to-Roll）在銅箔上塗上石墨糊，然後在160-180度的連續爐（Continuous Furnace）中乾燥並製造電極。這項過程除了消耗大量能源外，還需要佔用大量空間。

來自德國的研究人員開發出了一種全新的系統，使用二極管雷射器執行乾燥過程，利用波長為1微米的雷射與特殊的光學系統，在塗有石墨糊的大面積銅箔上照射，利用石墨吸收能量來進行乾燥。與傳統方式相比，二極管雷射器非常節能，且排放到環境的熱能很低，可以節省約50%的能量需求和60%的空間浪費。

除此之外，該團隊還提高了鋰離子電池的功率密度和使用壽命。該雷射技術，使用了一毫焦耳脈衝能量的高功率超短脈衝雷射器，在電池電極中開通一條稱為「通道」（Channels）的孔結構。這條通道就像是離子的高速公路，減少了離子的行進距離，縮短了充電的時間；另外，這條通道還能防止缺陷產生，增加了充電循環次數，並最終延長電池的使用壽命。

這項研究表明了，雷射技術可以用於提高電池的質量，並顯著提高製造過程中的可持續性。「我們的下一步是將技術從實驗室，擴展到工業生產線當中。」該團隊負責人Matthias Trenn說。

資料來源:TechXplore

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