Toray розробляє смолисту плівку для колекторів анода з метою зменшення ваги акумулятора

Toray Industries розробила субстрат у вигляді смолистої плівки для колекторів струму анодів у літій-іонних акумуляторах, який, за їхніми словами, є першим, що одночасно відповідає усім чотирьом ключовим вимогам до матеріалу: стійкості до окислення та відновлення, адгезії до металевого шару, механічній міцності та термічній стабільності. Toray стверджує, що ця плівка дозволяє виробникам акумуляторів замінити мідну фольгу, яку традиційно використовують для анодів, на легший колектор у вигляді плівки — смолисту плівку, покриту тонким мідним шаром.

Колектор струму, виготовлений на основі цієї нової плівки, на 50%–60% легший за традиційний колектор з мідної фольги, що, за словами Toray, має дозволити зменшити вагу акумуляторної клітки приблизно на 10%.

Колектор струму анода забирає струм з анода акумулятора. Плівка з поліетилентерефталату (PET) вже використовується як субстрат з смоли з боку катода, але руйнується у сильно відновлювальному середовищі анода, що заважало використанню субстратів з смоли у колекторах струму анода.

Порівняння колекторів струму у вигляді мідної фольги та плівки для застосувань у анодах

Toray створила нову основу за допомогою своєї технології полімерних сплавів, поєднуючи два або більше полімерів для досягнення властивостей, яких не може мати один лише смолистий матеріал. За їхніми словами, цей плівковий матеріал стійкий до впливу факторів, що спричиняють зменшення розмірів, міцно зчіплюється з мідним шаром, має таку ж механічну міцність, як і мідна фольга, та демонструє низьке теплове скорочення. Toray стверджує, що акумуляторні елементи, в яких використовується цей матеріал, працюють на рівні з традиційними колекторами з мідної фольги.

Оцінка Toray щодо збереження ємності під час тестів циклування акумуляторів

(з використанням одношарового ламінованого елемента з ємністю 30 міліампер-годин)

Оскільки колектор струму є нерухомою масою, зменшення його ваги підвищує специфічну енергію акумулятора, що, за словами Toray, може подовжити час роботи мобільних пристроїв та збільшити дальність польоту дронів та транспортних засобів. Toray оцінює, що якщо заощаджені вагою кошти будуть спрямовані на використання більшої кількості активних матеріалів катоду та аноду, а також електроліту, зберігаючи при цьому постійне співвідношення ємностей між негативним та позитивним електродами, цей фільм може збільшити дальність руху електромобілів на 10%.

Toray вже виробляє стандартну версію цього фільму товщиною 4,5 мікрон на обладнанні для масового виробництва та почав надсилати зразки клієнтам. Компанія працює над створенням ще тоншого фільму. Вона планує впровадити цей фільм у невеликі та середні акумулятори для мобільних пристроїв, дронів та електричних літальних апаратів з вертикальним зльотом та посадкою (eVTOL), а також досліджує його можливе використання у більших акумуляторах для електромобілів та систем зберігання енергії.