Hasta ahora, la producción de electrodos se ha basado casi exclusivamente en el recubrimiento en húmedo, un método en el que el material del cátodo y del ánodo se aplica en forma de solución a láminas metálicas y posteriormente se seca mediante un proceso con un alto consumo energético. La tecnología desarrollada conjuntamente por Dürr y sus socios elimina la necesidad de disolventes y hornos de secado, ya que los electrodos se producen a partir de una mezcla de polvo seco. El material seco para la batería se prensa para formar una película mediante el proceso Activated Dry Electrode® del socio tecnológico LiCAP Technologies. La innovadora solución X.Cellify DC abarca todas las etapas del proceso, desde la dosificación, la formación y compactación de la película hasta la laminación sobre la lámina colectora.
Menos energía, menos espacio de producción
El recubrimiento en seco ofrece claras ventajas en comparación con el recubrimiento en húmedo convencional para la producción de electrodos: reduce los requisitos de espacio hasta en un 65% y el consumo de energía hasta en un 70%. Estos ahorros se deben principalmente a la eliminación de los hornos y los sistemas de recuperación de disolventes. “Los buenos resultados de la prueba de concepto suponen un avance significativo para nosotros. Hemos demostrado que el nuevo método de recubrimiento en seco con película autoportante funciona de forma fiable, proporcionando de manera constante una calidad óptima. Esta tecnología es escalable a gran volumen, lo que la convierte en la base para los primeros proyectos piloto en la industria”, explica Bernhard Bruhn, Vicepresidente de la Global Business Unit Lithium-Ion Battery de Dürr. El proceso es adecuado tanto para las baterías de iones de litio actuales como para las baterías de estado sólido.
La película autoportante contribuye a la reducción de residuos
La instalación de prueba de concepto se encuentra en Chassieu, al sur de Francia, dentro de un ambiente de sala seca de Ingecal, una filial del Grupo Dürr especializada en tecnología de calandrado. Las calandras son máquinas con rodillos que comprimen los materiales en una capa uniforme. El proceso de recubrimiento en seco comienza con la formación de una película: una calandra horizontal transforma el polvo seco en una película. Se denomina «autoportante» porque se desplaza a través de la máquina sin necesidad de una lámina portadora. En el segundo paso, otras calandras comprimen la película hasta obtener el grosor, la densidad y la porosidad deseados. Por último, se lamina una película sobre la lámina colectora por ambas caras, dando lugar a la fabricación del electrodo. “Dado que no se requiere una lámina portadora hasta el paso final, podemos devolver la película al proceso en su totalidad si no cumple con las especificaciones deseadas. Gracias al circuito cerrado no se pierde ningún material activo valioso y reducimos significativamente los residuos, un punto importante en la producción de baterías”, explica Bruhn.
Procesamiento posterior mejorado
La característica distintiva de X.Cellify DC radica en su guía de banda: el sistema transporta la película autoportante y la comprime antes de su aplicación sobre la lámina colectora. Durante la laminación posterior sobre dicha lámina se requiere menos fuerza que en el proceso de calandrado empleado en el recubrimiento en húmedo, evitando así la deformación de la película y, en consecuencia, mejorando su procesabilidad para las etapas posteriores del proceso: el troquelado (Notching) y apilado (Stacking).
Fortalezas combinadas
El nuevo enfoque con respecto al recubrimiento en seco combina la experiencia de Dürr en la fabricación de electrodos y la integración de sistemas, las calandras de gran precisión de Dürr Ingecal y la tecnología patentada Activated Dry Electrode® de LiCAP. “Para la siguiente fase estamos buscando activamente socios piloto en la industria para proyectos a escala de gigavatios. Esto nos permitirá llevar la tecnología a entornos de producción reales, ya sea para vehículos eléctricos, almacenamiento estacionario u otras aplicaciones”, añade Bernhard Bruhn. Dürr se posiciona así como un socio estratégico para la próxima generación de producción de baterías, ofreciendo soluciones tanto para el recubrimiento en húmedo como en seco.
