Компания Toray разрабатывает смолистую пленку для анодных коллекторов тока с целью снижения веса аккумуляторов

Kомпания Toray Industries разработала субстрат из смолистой пленки для коллекторов тока анодов в литиево-ионных аккумуляторах, который, по её словам, первым сразу соответствует всем четырем ключевым требованиям к материалу: стойкости к окислению и восстановлению, адгезии к металлическому слою, механической прочности и термической стабильности. Toray утверждает, что эта пленка позволяет производителям аккумуляторов заменить медную фольгу, традиционно используемую в качестве анодов, на более легкий коллектор в виде пленки, покрытой тонким медным слоем.

Коллектор тока, изготовленный на основе новой пленки, на 50%–60% легче традиционного коллектора из медной фольги, что, по словам Toray, должно снизить вес элемента аккумулятора примерно на 10%.

Коллектор тока анода подаёт ток от анода аккумулятора. Плёнка из полиэтилентерефталата (ПЭТ) уже используется в качестве смолистого подложника с катодной стороны, но разрушается в сильно восстанавливающей среде анода, что ранее препятствовало использованию смолистых подложников в коллекторах тока анода.

Сравнение коллекторов тока в виде медной фольги и плёнки для применения в анодах

Toray создала новый субстрат с использованием своей технологии полимерных сплавов, позволяющей смешивать два или более полимера для достижения свойств, недоступных одному только смоле. Согласно компании, этот фильм устойчив к восстановлению, прочно прикрепляется к медному слою, обладает такой же механической прочностью, как медная фольга, и показывает низкую тепловую усадку. Toray утверждает, что аккумуляторные элементы, использующие этот материал, работают на уровне традиционных коллекторов из медной фольги.

Оценка Toray уровня сохранения емкости в ходе тестов циклирования аккумулятора

(используется однослойный ламинированный элемент с емкостью 30 миллиампер-часов)

Поскольку коллектор тока представляет собой неактивную массу, снижение его веса повышает удельную энергию аккумулятора, что, по словам Toray, позволяет увеличить время работы мобильных устройств и расстояние полета дронов и транспортных средств. Компания оценивает, что если экономия веса будет направлена на увеличение количества активного материала катода и анода, а также электролита при сохранении постоянного соотношения ёмкости от отрицательной к положительной плоскости, это может увеличить дальность пробега электромобилей на 10%.

Toray уже производит стандартную версию этой пленки толщиной 4,5 микрометра с помощью оборудования для серийного производства и начала поставку образцов клиентам. Компания работает над снижением толщины пленки. Она планирует внедрить её в небольшие и средние аккумуляторы для мобильных устройств, дронов и электролетающих аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой, а также изучает её применение в более крупных аккумуляторах для электромобилей и систем хранения энергии.