Pesquisadores liderados por Yan Wang, do WPI, desenvolvem solvente

Uma equipe liderada pelo pesquisador do Worcester Polytechnic Institute (WPI), Yan Wang, desenvolveu um processo sem solvente para fabricar eletrodos de bateria de íon-lítio que são mais ecológicos, baratos e carregam mais rápido do que os eletrodos atualmente no mercado, um avanço que pode melhorar a fabricação de baterias para veículos elétricos.

Na revista Joule, o grupo relatou um processo de fabricação de impressão a seco que evita os solventes tóxicos e os longos tempos de secagem necessários ao fabricar eletrodos com pastas e métodos de produção convencionais. Wang, que é professor do WPI William B. Smith Dean no Departamento de Engenharia Mecânica e de Materiais, disse que o novo processo pode ser ampliado e reduzir os custos de fabricação de eletrodos em até 15%, ao mesmo tempo em que produz eletrodos que podem carregar mais rápido do que os convencionais. eletrodos produzidos.

"As baterias atuais de íon-lítio carregam muito lentamente e os fabricantes geralmente usam solventes inflamáveis, tóxicos e caros que aumentam o tempo e o custo da produção", disse Wang. "Nosso processo de fabricação sem solvente aborda essas desvantagens produzindo eletrodos que carregam até 78% da capacidade em 20 minutos, tudo sem a necessidade de solventes, pastas e longos tempos de produção."

Os eletrodos comerciais de bateria de íon-lítio são normalmente feitos misturando materiais ativos, aditivos condutores, polímeros e solventes orgânicos para criar uma pasta que é colada em um substrato de metal, seca em um forno e cortada em pedaços para uso em baterias. Os solventes são recuperados por destilação.

O processo dos pesquisadores, por outro lado, envolvia a mistura de pós secos carregados eletricamente para que aderissem quando pulverizados em um substrato de metal. Os eletrodos revestidos a seco foram então aquecidos e comprimidos com rolos. Ignorar o processo convencional de secagem e recuperação de solvente reduz o uso de energia na fabricação de baterias em cerca de 47%, relataram os pesquisadores.

Wang há muito se concentra em melhorar as baterias de íon-lítio e reduzir o desperdício que elas criam. Ele co-fundou a Ascend Elements, uma empresa que está desenvolvendo tecnologias de reciclagem de baterias. O trabalho de fabricação de eletrodos de Wang foi financiado pelo Departamento de Energia com o United States Advanced Battery Consortium LLC e o Massachusetts Clean Energy Center. Os colaboradores do projeto incluíram Yangtao Liu '22 (PhD), aluno de pós-graduação Jinzhao Fu, Professor Assistente de Pesquisa Xiaotu Ma, Panawan Vanaphuti '22 (PhD) e Rui Wang '23 (PhD), todos do WPI; e pesquisadores da Texas A&M University, Rice University, Microvast Inc., Argonne National Laboratory e Brookhaven National Laboratory.

A WPI registrou um pedido de patente sobre a tecnologia de fabricação desenvolvida pela equipe de Wang. Além disso, Wang e um de seus colaboradores, Heng Pan, da Texas A&M University, cofundaram a AM Batteries Inc., uma empresa de capital de risco que está trabalhando com a Amperex Technology Limited (ATL) e outras empresas para aumentar a escala de eletrodos sem solvente fabricação.

O Worcester Polytechnic Institute liderará uma equipe de pesquisadores da indústria e de universidades em um projeto de US$ 2,4 milhões para fabricar baterias automotivas de íon-lítio mais baratas e de carregamento mais rápido.

Yan Wang, um pesquisador de materiais reconhecido mundialmente, é um dos 83 dos "melhores inventores acadêmicos emergentes do mundo" eleitos para a classe 2022 da Academia Nacional de Inventores.

O Worcester Polytechnic Institute (WPI) expandirá seu trabalho na reciclagem de baterias de íon-lítio e liderará uma equipe de colaboradores acadêmicos e industriais em um projeto de US$ 2 milhões para reduzir o custo e melhorar o desempenho de materiais reciclados de baterias.

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