Toray desarrolla una película de resina para colectores de corriente en ánodo para reducir el peso de las baterías

Toray Industries ha desarrollado un sustrato de película de resina para colectores de corriente en ánodos de baterías de iones de litio, que según la empresa es el primero en cumplir al mismo tiempo con los cuatro requisitos clave de los materiales: resistencia a la oxidación y reducción, adhesión a la capa metálica, resistencia mecánica y estabilidad térmica. Toray afirma que esta película permite a los fabricantes de baterías reemplazar la lámina de cobre que se utiliza tradicionalmente en los ánodos por un colector de película más ligero, una película de resina recubierta con una delgada capa de cobre.

Un colector de corriente fabricado con esta nueva película es entre un 50% y un 60% más ligero que un colector convencional de lámina de cobre, lo cual, según Toray, debería reducir el peso de las celdas de batería en aproximadamente un 10%.

Un colector de corriente del ánodo extrae la corriente desde el ánodo de la batería. La película de polietileno tereftalato (PET) ya sirve como sustrato de resina en el lado del cátodo, pero se degrada en el entorno fuertemente reductor del ánodo, lo que ha impedido que los sustratos de resina se utilicen en colectores de corriente de ánodo.

Comparación de colectores de corriente en forma de hoja y película de cobre para aplicaciones en ánodo

Toray fabricó el nuevo sustrato utilizando su tecnología de aleación de polímeros, combinando dos o más polímeros para lograr propiedades que una sola resina no puede ofrecer. Según la empresa, esta película resiste la reducción química y se adhiere firmemente a la capa de cobre; iguala en resistencia mecánica al papel de cobre y presenta una baja contracción térmica. Toray afirma que las celdas de batería que la utilizan tienen un rendimiento comparable al de los colectores de corriente convencionales hechos con papel de cobre.

Evaluación de Toray sobre la retención de capacidad durante pruebas de ciclado de baterías

(utilizando celda laminada de una sola capa con capacidad de 30 miliamperios-hora)

Dado que un colector de corriente es una masa inactiva, reducir su peso aumenta la energía específica de la celda, lo que, según Toray, puede prolongar el tiempo de funcionamiento de los dispositivos móviles y ampliar el rango de los drones y vehículos. Toray estima que si los ahorros de peso se destinan a más material activo en el cátodo y ánodo, así como al electrolito, manteniendo constante la relación entre la capacidad negativa y positiva, esta película podría incrementar el rango de los vehículos eléctricos hasta en un 10%.

Toray ha producido una versión estándar de la película con un espesor de 4,5 micras utilizando equipos de producción en masa y ha comenzado a enviar muestras a los clientes. Actualmente trabaja para hacerla más delgada. La empresa planea comercializarla en baterías pequeñas y medianas para dispositivos móviles, drones y aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL), y está estudiando su uso en baterías más grandes para vehículos eléctricos y almacenamiento de energía.