Finora la produzione di elettrodi si è basata quasi esclusivamente sul rivestimento ad umido, in cui il materiale catodico ed anodico viene applicato come soluzione su fogli metallici e poi essiccato in un processo ad alta intensità energetica. La tecnologia sviluppata da Dürr, in collaborazione con i partner, non richiede solventi o forni di essiccazione, poiché produce gli elettrodi da una miscela di polvere secca. Il materiale secco della batteria viene pressato in una pellicola utilizzando il processo Activated DryElectrode® del partner di sviluppo LiCAP Technologies. Il nuovo sviluppo del processo X.CellifyDC copre tutte le fasi del processo: dal dosaggio, alla formazione della pellicola ed alla densificazione, fino alla laminazione sul foglio collettore.
Meno energia, meno spazio di produzione
Il rivestimento a secco offre chiari vantaggi rispetto al rivestimento ad umido tradizionale nella produzione di elettrodi: riduce lo spazio necessario fino al 65% ed il consumo energetico fino al 70%. Questi risparmi sono dovuti principalmente all'eliminazione degli essiccatori e del recupero dei solventi.
“Il successo della dimostrazione pratica di fattibilità rappresenta un importante passo avanti per noi. Abbiamo dimostrato che il nuovo tipo di rivestimento a secco con film autoportante funziona in modo affidabile ed offre una qualità costantemente elevata. Può essere utilizzato su larga scala, il che lo rende la base per i primi progetti pilota nell’industria", spiega Bernhard Bruhn, vicepresidente della Global Business Unit LIB di Dürr. Il processo è adatto alle attuali batterie agli ioni di litio ed anche alle batterie allo stato solido.
Il film autoportante riduce gli scarti
L'impianto della dimostrazione pratica di fattibilità si trova a Chassieu, nel sud della Francia, in una camera ad ambiente secco presso Ingecal, una società del Gruppo Dürr specializzata nella tecnologia di calandratura. Le calandre sono macchine dotate di rulli che comprimono i materiali in uno strato uniforme. Il rivestimento a secco inizia con la formazione della pellicola: Una calandra orizzontale compatta la polvere secca dando vita ad un film. Tale film viene definito "autoportante" perché scorre attraverso la macchina senza un foglio di supporto. Nella seconda fase, ulteriori calandre comprimono il film fino a raggiungere lo spessore, la densità e la porosità desiderata. Infine, una pellicola viene laminata sul foglio di raccolta da ciascun lato, producendo così l'elettrodo. “Poiché non abbiamo bisogno di un foglio di supporto fino alla fase finale, possiamo reinserire la pellicola nel processo nella sua interezza se non soddisfa le specifiche desiderate. Grazie al ciclo chiuso, non si perde prezioso materiale attivo e si riducono significativamente gli scarti, un aspetto importante nella produzione di batterie", spiega Bruhn.
Miglioramento dell'elaborazione successiva
La caratteristica distintiva del sistema X.CellifyDC risiede nella guida del nastro: il sistema trasporta il film autoportante senza la necessità di supporti e lo comprime prima di applicarlo al collettore di corrente. La successiva laminazione sul collettore di corrente richiede una forza minore rispetto alla calandratura nel processo di rivestimento ad umido, il che significa che la pellicola non si deforma, migliorando la sua lavorabilità per le fasi a valle di intaglio ed impilamento.
Punti di forza combinati
Il nuovo approccio al rivestimento a secco combina l'esperienza di Dürr nella produzione di elettrodi e nell'integrazione di sistemi, le calandre ad alta precisione di Dürr Ingecal e la tecnologia brevettata Activated DryElectrode® di LiCAP. “Per compiere il passo successivo, stiamo cercando attivamente partner pilota nell'industria per progetti su scala gigawatt. Questo ci permetterà di introdurre la tecnologia in ambienti di produzione reali, tanto per le auto elettriche quanto per sistemi di accumulo fissi o per altre applicazioni", afferma Bernhard Bruhn. Dürr è quindi pronta a collaborare alla produzione di batterie di nuova generazione, con soluzioni per il rivestimento ad umido ed a secco.
