A Toray desenvolve uma película de resina para coletores de corrente do ânodo, a fim de reduzir o peso da bateria

A Toray Industries desenvolveu um substrato de filme de resina para coletores de corrente de ânodo em baterias de íon de lítio, que afirma ser o primeiro a atender simultaneamente aos quatro principais requisitos de material: resistência à oxidação e redução, adesão à camada metálica, resistência mecânica e estabilidade térmica. A Toray diz que o filme permite que os fabricantes de baterias substituam a folha de cobre tradicionalmente usada nos ânodos por um coletor de corrente em formato de filme, mais leve, que é um filme de resina revestido com uma fina camada de cobre.

Um coletor de corrente construído com o novo filme é de 50% a 60% mais leve que um coletor convencional feito de folha de cobre, o que, segundo a Toray, deve reduzir o peso da célula da bateria em cerca de 10%.

Um coletor de corrente do ânodo retira a corrente do ânodo da bateria. O filme de polietileno tereftalato (PET) já funciona como substrato de resina no lado do cátodo, mas se degrada no ambiente fortemente redutor do ânodo, o que impediu a utilização de substratos de resina nos coletores de corrente do ânodo.

Comparação de coletores de corrente em folha e filme de cobre para aplicações em ânodo

A Toray desenvolveu o novo substrato utilizando sua tecnologia de liga polimérica, combinando dois ou mais polímeros para obter propriedades que uma resina isolada não consegue alcançar. Segundo a empresa, o filme resiste à redução química e se liga firmemente à camada de cobre, possui resistência mecânica semelhante à da folha de cobre e apresenta baixo encolhimento térmico. A Toray afirma que as células de bateria que o utilizam têm desempenho comparável aos coletores de corrente convencionais feitos com folha de cobre.

Avaliação da Toray sobre a retenção de capacidade durante testes de ciclagem de baterias

(utilizando célula laminada de camada única com capacidade de 30 miliamperes-hora)

Como o coletor de corrente é uma massa inativa, reduzir seu peso aumenta a energia específica da célula, o que, segundo a Toray, pode prolongar o tempo de funcionamento de dispositivos móveis e ampliar o alcance de drones e veículos. A Toray estima que, se a economia de peso for destinada a mais material ativo no cátodo e ânodo, além do eletrólito, mantendo constante a relação entre capacidade negativa e positiva, o filme poderia aumentar o alcance de veículos elétricos em até 10%.

A Toray já produziu uma versão padrão do filme com 4,5 mícrons de espessura em equipamentos de produção em massa e começou a enviar amostras aos clientes. A empresa está trabalhando para tornar o filme ainda mais fino. Planeja comercializar o filme em baterias de pequeno e médio porte para dispositivos móveis, drones e aeronaves elétricas de decolagem e pouso verticais (eVTOL), além de estudar seu uso em baterias maiores para veículos elétricos e armazenamento de energia.