Wir stehen am Beginn einer Renaissance grüner Energie, in der Batterietechnologien nicht nur das Potenzial haben, mit fossilen Brennstoffen betriebene Fahrzeuge zu ersetzen, sondern bis 2030 voraussichtlich mehr als die Hälfte der Neufahrzeuge ausmachen werden. Angesichts dessen ist dies ein besonders ehrgeiziges Ziel Der größte Teil der notwendigen Fertigungsinfrastruktur muss aufgebaut werden, und der Sektor ist auch heute noch auf ineffiziente Technologie aus den 1900er Jahren angewiesen, um Elektrodenformulierungskomponenten zu mischen, bevor leitfähige Folien beschichtet werden, um Elektroden zu bilden. Heutzutage können industrielle Planetenmischer für die Herstellung von Elektrodenaufschlämmungen 3000 l fassen, erfordern aber dennoch eine Mischzeit von mehr als 3 Stunden und weitere 1-3 Stunden Reinigung zwischen den Chargen, wobei Tausende von Maschinen benötigt werden, um die weltweite Nachfrage zu decken. Die manuelle Pulverhandhabung durch Dutzende von Arbeitern in Schutzanzügen ist derzeit die Norm, was die erforderliche Fabrikfläche und die Herstellungskosten erhöht. Das Batt-TDS™, eine Mischplattform der nächsten Generation für hochviskose Schlämme, ändert das Paradigma mit staubfreier Pulveransaugung in einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom und hochproduktives Mischen von Schlämmen (bis zu mehr als 5000 l/Stunde). bis zu einer zehnfachen Reduzierung der Stellfläche der Mischanlage.
Die Architektur von Lithium-Ionen-Batterien verwendet ein bikontinuierliches Netzwerk, das den Elektronen- und Lithium-Ionen-Transport in getrennten Kanälen unterstützt.
Das Mischen erfüllt zwei Funktionen bei der Herstellung von Aufschlämmungen
Ausbreitung von leitfähigen Materialien wie Ruß, einem Nanomaterial mit extrem großer Oberfläche.
Verteilung des leitfähigen Materials um das aktive Hauptkomponentenmaterial herum, 50–200-mal größer.
In der Elektrode dient das leitfähige Material als Leitung für Elektronen, während der Lithium-Massentransport zu und von den Aktivmaterialien über die poröse Struktur zwischen Aktivmaterial und leitfähigem Netzwerk durch den Elektrolyten erfolgt. Kathodenaktivmaterialien wie Lithiumeisenphosphat, NMC und NCA sind nicht besonders leitfähig. Schlechte Ausbreitung und Verteilung führen zu weniger Wegen für die Elektronenleitung und somit zu einem erhöhten spezifischen Widerstand, was möglicherweise mehr leitfähiges Material erfordert, um das zu lösen, was ansonsten ein Prozessproblem darstellt, was eine Verringerung der Menge an aktivem Material erfordert, das praktisch verwendet werden kann. Die Folge einer schlechten Verteilung ist eine schnellere Verschlechterung der Zellleistung durch viele Lade-/Entladezyklen aufgrund von Nebenreaktionen in der elektrochemischen Zelle, die den Zellinnenwiderstand über ihre Lebensdauer erhöhen. In der Praxis bedeutet dies, dass eine größere und schwerere Batterie mitgeführt werden muss, um den eventuellen Verlust an Speicherkapazität auszugleichen, oder dass die Reichweite in den letzten Jahren der Lebensdauer beeinträchtigt wird.