Investigadores dirigidos por Yan Wang de WPI desarrollan solvente

Un equipo dirigido por el investigador del Instituto Politécnico de Worcester (WPI, por sus siglas en inglés), Yan Wang, ha desarrollado un proceso sin solventes para fabricar electrodos de baterías de iones de litio que son más ecológicos, más baratos y se cargan más rápido que los electrodos que se encuentran actualmente en el mercado, un avance que podría mejorar la fabricación. de baterías para vehículos eléctricos.

En la revista Joule, el grupo informó sobre un proceso de fabricación de impresión en seco que evita los disolventes tóxicos y los largos tiempos de secado necesarios cuando se fabrican electrodos con lodos y métodos de producción convencionales. Wang, quien es profesor del WPI William B. Smith Dean en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales, dijo que el nuevo proceso podría ampliarse y reducir los costos de fabricación de electrodos hasta en un 15 por ciento, al mismo tiempo que produce electrodos que pueden cargarse más rápido que los convencionales. electrodos producidos.

"Las baterías de iones de litio actuales se cargan con demasiada lentitud y los fabricantes suelen utilizar solventes inflamables, tóxicos y costosos que aumentan el tiempo y el costo de producción", dijo Wang. "Nuestro proceso de fabricación sin solventes aborda esas desventajas al producir electrodos que se cargan al 78 por ciento de su capacidad en 20 minutos, todo sin la necesidad de solventes, lodos y largos tiempos de producción".

Los electrodos de baterías de iones de litio comerciales generalmente se fabrican mezclando materiales activos, aditivos conductores, polímeros y solventes orgánicos para crear una suspensión que se pega sobre un sustrato de metal, se seca en un horno y se corta en pedazos para usar en baterías. Los disolventes se recuperan por destilación.

El proceso de los investigadores, por el contrario, implicó mezclar polvos secos que estaban cargados eléctricamente para que se adhirieran cuando se rociaran sobre un sustrato de metal. A continuación, los electrodos revestidos en seco se calentaron y comprimieron con rodillos. Omitir el proceso convencional de secado y recuperación de solventes redujo el uso de energía en la fabricación de baterías en aproximadamente un 47 por ciento, informaron los investigadores.

Wang se ha centrado durante mucho tiempo en mejorar las baterías de iones de litio y reducir los desechos que generan. Fue cofundador de Ascend Elements, una empresa que está desarrollando tecnologías de reciclaje de baterías. El trabajo de fabricación de electrodos de Wang ha sido financiado por el Departamento de Energía con el Consorcio de Baterías Avanzadas de los Estados Unidos LLC y el Centro de Energía Limpia de Massachusetts. Los colaboradores del proyecto incluyeron a Yangtao Liu '22 (PhD), el estudiante de posgrado Jinzhao Fu, el profesor asistente de investigación Xiaotu Ma, Panawan Vanaphuti '22 (PhD) y Rui Wang '23 (PhD), todos de WPI; e investigadores de la Universidad de Texas A&M, la Universidad de Rice, Microvast Inc., el Laboratorio Nacional de Argonne y el Laboratorio Nacional de Brookhaven.

WPI ha presentado una solicitud de patente sobre la tecnología de fabricación desarrollada por el equipo de Wang. Además, Wang y uno de sus colaboradores, Heng Pan de la Universidad A&M de Texas, cofundaron AM Batteries Inc., una empresa respaldada por capital de riesgo que trabaja con Amperex Technology Limited (ATL) y otras empresas para ampliar la producción de electrodos sin solventes. fabricación.

El Instituto Politécnico de Worcester dirigirá un equipo de investigadores universitarios y de la industria en un proyecto de 2,4 millones de dólares para fabricar baterías de iones de litio para automóviles más baratas y de carga más rápida.

Yan Wang, un investigador de materiales reconocido a nivel mundial, es uno de los 83 de los "mejores inventores académicos emergentes del mundo" elegido para la clase 2022 de la Academia Nacional de Inventores.

El Instituto Politécnico de Worcester (WPI) ampliará su trabajo sobre el reciclaje de baterías de iones de litio y liderará un equipo de colaboradores académicos y de la industria en un proyecto de $2 millones para reducir el costo y mejorar el rendimiento de los materiales de baterías reciclados.

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