画期的な3Dプリント固体電池！ブラックストーンのリン酸鉄リチウム正極技術はコバルトやニッケルを必要としない

この投稿は Spectacled Bear によって 2021-4-14 09:55 に最後に編集されました。

はじめに: エネルギーは人類社会において常に永遠の課題となっています。3D プリント技術を活用して、バッテリーなどのエネルギー技術のさらなる進歩を達成する方法も、多くの人々が探求しているテーマです。
アンタークティック・ベアは、スイスのブラックストーン・リソーシズAG（SWX：BLS）が2021年4月12日、同社独自の3Dプリント生産技術が3Dプリント固体電池の分野で一連の重要なマイルストーンを通過し、この次世代技術における同社にとって大きな進歩を表していると発表したことを知りました。ブラックストーンのドイツ子会社であるブラックストーン・テクノロジー社は、初の実用的な固体電池の印刷とテストに成功し、ブラックストーンの固体電池で駆動するLEDライトのデモを行ったとみられる。
△発光ダイオード付き5x5cm2パウチセル
3Dスクリーン印刷工程の完了<br /> 固体電池の生産は、固体リチウム電池を製造するための柔軟な新しい方法である 3D スクリーン印刷プロセスの研究および評価段階の完了を意味します。このプロセスでは、次の 3 つの重要な概念を実装する必要があります。

セパレータとして機械的に安定した 3D プリント固体電解質が完成しました。
3Dプリント複合カソード（固体電解質とリン酸鉄リチウムの複合材料）の製造
機械スペーサーを使用せずに正常に動作する、完全に 3D プリントされた 5 x 5 cm2 のポーチセル。

Blackstone Technology の 3D プリント固体電池技術は、液体電解質を使用する従来の電池設計に比べて大きな利点があります。生産コストを大幅に削減し、バッテリーのエネルギー密度を高め、充電サイクルを増やすことができます。ブラックストーン・テクノロジーは、その生産技術から最高の効率と最高のエネルギー密度比を達成し、世界のバッテリー製造プロセスに革命をもたらし、さまざまなカソード材料を使用した固体バッテリーの大量生産への道を開きました。
△3Dプリント固体電池製造ワークフロー
3D プリントされた固体電池は、リン酸鉄リチウム (LFP) をベースとしたカソードを使用した LFP 技術を採用しています。この技術の利点は、安価でコバルトやニッケルを必要としないことです。同社はNMC電池など他の金属との組み合わせも検討する予定だ。さらに、これらのバッテリーは有毒物質を使用せず、水溶性化学物質で作られているため、環境に優しく、リサイクルも簡単です。 LFP 技術は一般に他のバッテリー化学に比べてエネルギー密度が低くなりますが、Blackstone は独自の厚層技術を使用してこれらの欠点を解消します。 LFP バッテリー技術は、現在のリチウムバッテリー技術と比較して、20 ～ 25% 高いエネルギー密度を実現できます。ブラックストーン・テクノロジーの3Dプリント製造プロセスは、さまざまな形状のバッテリーを生産することができ、電気自動車、電気バス、電動バイク、5Gネットワーク、ツール、ドローン技術など、幅広い用途に使用できます。
△3Dプリント固体電池生産ライン
ブラックストーンテクノロジーは、1 キロワット時あたり 65 ドル未満のコストで 1 秒あたり 1 個のバッテリーセルの生産量を達成するために必要な製造技術を開発するための次のステップを踏むことに注力しています。さらに、これらの固体電池の生産では、製造プロセスにより、従来の設備投資の最大 70%、運用コストの 30% を節約できる可能性があります。電極化学物質やその他の使用済み材料により、さらなる材料節約が可能になります。
バッテリー業界全体を変えるだろう<br /> ブラックストーンは長年にわたり、ドイツの子会社であるブラックストーン・テクノロジー社を通じて、特許取得済みの3Dプリント技術、ソリッドステート技術、3Dプリントプロセスによるバッテリーの大量生産など、次世代バッテリー技術に投資してきました。これについては、Antarctic Bearが2021年1月に詳しく紹介しました（詳細については、投稿を参照してください：エネルギー密度が100％向上した3Dプリント固体電池が登場、ブラックストーンが次世代の電気自動車技術をリード）。 Blackstone Technology GmbHが開発した最初の大規模バッテリーは、2021年2月のBlackstone Battery Dayで実演され、量産の準備が整っています。
△ブラックストーンテクノロジーの新たな成果
ブラックストーン・リソース
Blackstone Resources AG は、スイスのツーク州バールに拠点を置き、バッテリー技術とバッテリー金属市場に特化した持株会社です。さらに、同社は金やバッテリー用金属の精錬所の建設、開発、管理も行っています。電気自動車の開発には大量の金属が必要であり、コバルト、マンガン、グラファイト、ニッケル、銅、リチウムなどのバッテリー技術とバッテリー金属に革命をもたらしました。さらに、ブラックストーン・リソーシズは、固体電池の新しい電池技術と製造プロセスに関する研究プログラムを開始しました。
その他の関連特許<br /> 関連する韓国の特許では、ブリッジとクロスオーバーで分離されたスクリーン印刷技術が設計されています。この技術は、電気鋳造によって作られた金属メッシュを優先し、側面から見ると、橋と交差点の間の厚みの違いによって形成された山と谷が全体の 3D 構造に含まれます。 RFID タグ、ソーラーパネル、プリント基板の製造に使用できます。この特許は、1 つ以上のインク貯蔵庫および/または 1 つ以上のスクリーンと組み合わせたローラーまたはスクイージーを備えたプリンターにも関係しています。
△ スクリーン印刷別の日本の特許は、3次元スクリーン印刷物を製造する改良システムを提供しており、この機械にはスクリーン印刷機能を備えた印刷テーブルが含まれ、少なくとも1つの印刷面に複数回印刷することができます。そして、各印刷の後に、スクリーン印刷版の距離は、前に印刷されたコーティングの厚さに対応する量だけ増加します。
△3Dスクリーン印刷システム

参考：1. ブラックストーンの3Dプリント固体電池における大きなマイルストーン
2. ブラックストーン・リソーシズがブラックストーン・テクノロジーの新たな成果を発表
3. ブラックストーン・リソーシズのバッテリー技術
4. ブラックストーンバッテリーデー英語版短い
5. エネルギー密度が2倍になった3Dプリント固体電池が登場、ブラックストーンが次世代の電気自動車技術をリード
6. スクリーン印刷
7. 立体スクリーン印刷物を製造する機械