一項新的電池製造技術旨在徹底改變電動車的各個方面，包括成本和充電速度。來自芝加哥大學的工程師發現，摒棄有毒液體漿料的電池生產過程，可以製造出更強大、更持久的電極。這項新技術採用無溶劑的乾燥工藝，以創造更穩健的電極架構。該研究的第一作者張明浩教授表示：「經濟、環境和社會問題是推進乾電極技術的主要動力。我們的研究顯示，乾燥方法不僅帶來了這些優勢，還提高了電池本身的性能。電池更堅固，能提供更厚的電極和更好的導電性，並且在高電壓下的循環性能也更好，這一切都相當令人驚訝。」
每個電池電極由三種核心成分構成：用於能量儲存的活性材料、促進電流流動的碳基添加劑以及作為結構黏合劑的粘合劑。傳統的電池製造通常使用漿料法，將電極材料與有毒溶劑混合，然後塗覆在箔片上，最後在大型、高能耗的烘箱中乾燥。儘管這是行業標準，但該過程昂貴、對環境有害，且隨著電極變厚而效率下降。為了解決這一問題，製造商正在轉向完全消除液體溶劑的乾燥工藝，提供了一種更便宜、更環保且更具可擴展性的方法來製造電動車的陽極和陰極。
張教授指出：「乾電極是下一代鋰離子電池的尖端技術。」通過所謂的漿料工藝製造電極不僅複雜，還存在許多環境問題。因此，所有這一領域的大型公司都在試圖用完全乾燥的方法取代漿料法。這一意想不到的性能提升的關鍵在於一種尚未被發現的協同效應。在標準電池中，碳和粘合劑材料被認為是獨立運作的。然而，在乾燥工藝中，張教授和他的團隊發現碳添加劑與粘合劑之間存在獨特的化學互動。這種耦合創造出了一個優越的導電網絡，使電池不僅更強大，還在結構和化學上更穩定。
張教授解釋說：「我們發現高電壓下的副反應根源於碳添加劑，因為這一成分非常活躍。但由於這種協同效應，粘合劑——這一成分本身並不活躍——覆蓋或部分覆蓋在碳的表面，從而基本上減少了碳的反應性和高電壓下的副反應。因此，這種電池在高電壓下的循環性能非常好，副反應幾乎可以忽略不計。」
最終得到的電極更耐用，能在不影響濕法材料脆弱性的情況下存儲更高的能量。這一發展可能會推進電動車市場的進一步發展，因為更具成本效益、耐用性和快速充電的電池將消除大規模採用的最後障礙。此外，這意味著減少製造廢物，降低汽車製造商的生產成本，最終使消費者能夠以更實惠的價格購買電動車。張教授表示：「這項研究不僅讓我們更接近快速充電、高效能、強大的電動車電池，還推進了純科學。」該團隊的下一步是進一步優化電極的微結構，以實現鋰離子導電速度足夠快，真正能夠匹配汽油加油的時間。這項研究的結果已於2月18日發表在《自然能源》期刊上。
