LLNL und Ampcera nutzen 3D-Druck für schnelleres Laden und Lithium-Ionen-Batterien mit höherer Energiedichte

Das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) kooperiert mit Ampcera Inc.
um lösungsmittelfreie Laser Powder Bed Fusion (L-PBF)-Technologien für die additive Fertigung zur Herstellung von 3D-strukturierten Lithium-Batteriekathoden zu entwickeln. Das Projekt wurde vom Advanced Manufacturing Office des US-Energieministeriums mit 1,5 Millionen Dollar gefördert.

Die nächsten Generationen von Lithium-Ionen-Batterien erfordern höhere Energie- und Leistungsdichten bei geringeren Kosten. Die derzeitige Batteriefertigung, die auf Slurry-Casting und Beschichtung basiert, hat Schwierigkeiten, diese Schlüsselkennzahlen weiter zu verbessern.

“Ich begrüße das Energieministerium dafür, dass es Millionen in innovative Projekte für saubere Energie in Kalifornien investiert”, sagte U.S. Senator Alex Padilla. “Um unsere Emissionsziele zu erreichen und die Klimakrise zu bekämpfen, bedarf es einer konzertierten Aktion zur Entwicklung neuer Technologien – einschließlich besserer Lithium-Ionen-Batterien. Die Forschung von heute wird es uns ermöglichen, eine starke, saubere Energiewirtschaft für die kommenden Jahre zu schaffen.”

L-PBF wurde ursprünglich für den 3D-Druck von Metallteilen entwickelt. Jianchao Ye vom LLNL, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Leiter des Projekts, plant, diese additive Fertigungstechnologie zu nutzen, um die Kathodenpulvermischungen thermisch an den Aluminiumstromabnehmer zu binden und einzigartige 3D-Strukturen für eine schnellere Aufladung und Batterien mit höherer Energiedichte zu erzeugen.

“Das umweltfreundliche Verfahren ermöglicht die Herstellung dicker 3D-Kathodenstrukturen mit hoher Kapazität, so dass Lithium-Ionen-Batterien das Ziel einer Schnellladung von 80 % in 15 Minuten oder weniger erreichen können”, sagte der leitende LLNL-Forscher Jianchao Ye.

Durch den Wegfall des Lösungsmittels ermöglicht die ultraschnelle Laserbearbeitung die Herstellung von Batterien in großem Maßstab mit höherem Produktionsdurchsatz, geringerem Energieverbrauch und geringeren Kosten sowie wahrscheinlich verbesserten Leistungs- und Energiedichten.

Ampcera Inc. verfügt über ein starkes Technologieportfolio im Bereich der Hochleistungs-Festkörperelektrolyte und Elektrodenmaterialien. Ampcera wird dem LLNL hochmoderne und hochentwickelte Kathodenpulver für die L-PBF-Verarbeitung zur Verfügung stellen.

Beide Partner werden eng zusammenarbeiten, um Batteriezellen zu bauen und ihre Leistung in der Praxis zu bewerten.

“Die Partnerschaft zwischen LLNL und Ampcera wird die Entwicklung und Kommerzialisierung der ultraschnellen und kostengünstigen additiven L-PBF-Fertigungstechnologie für die Herstellung von Hochleistungs-Lithiumbatterien beschleunigen. Nach der Entwicklung von 3D-strukturierten Kathoden erwarten wir eine Ausweitung der Technologie auf das Anodendesign und die weitere Erforschung ihrer Anwendung in Festkörper-Li-Metall-Batterien mit noch höherer Energie- und Leistungsdichte”, sagte Hui Du, Mitbegründer und CTO von Ampcera Inc.

Mehr über das Lawrence Livermore National Laboratory finden Sie hier, und mehr über Ampcera finden Sie hier.