位于华盛顿州里奇兰市Grid Storage Launchpad (GSL)内一个1400平方英尺的干燥室，现在为电池研究人员和行业合作伙伴提供了一个平台，可以测试基于新型钠离子和磷酸铁锂化学体系的棱柱形电池。
PNNL材料科学家Mark Weller | 图片：PNNL
美国太平洋西北国家实验室（PNNL）已启用其声称是美国能源部国家实验室系统中唯一一条棱柱形电池电芯生产线，在该综合体内增加了中试规模的棱柱形电池制造能力。
该生产线位于能源部华盛顿州里奇兰市的Grid Storage Launchpad (GSL)内，由能源部电力办公室资助作为国家用户设施。它占据了一个1400平方英尺的超低湿度干燥室，包含16台集成制造设备。
制造流程从将浆料涂覆到铜箔和铝箔上开始，经过压延、分切、冲切、Z型叠片、极耳焊接、电芯外壳密封、注液和化成循环。
“一旦我们密封了注液口，电芯就组装好了，我们就可以拿去进行测试并开始我们的研究，”PNNL材料科学家兼该项目首席研究员Mark Weller说，他称涂布机是“我们棱柱形生产线的灵魂和核心”。
该生产线于2月完成测试，研究人员正在最终确定操作程序，然后将进行一个主要的验证项目，旨在证明跨化学体系的一致性高质量电芯生产。
“有了新的棱柱形电池生产线，我们可以创建、测试和演示工业相关规模下的真实棱柱形电芯，”GSL运营经理Adam Jivelekas说。“我们可以帮助外部研究人员或行业合作伙伴测试和验证他们的棱柱形电芯设计。”
该设施通过结构化程序提供访问权限，PNNL表示正在寻求希望在棱柱形格式中测试自身化学体系的私营电池公司。
棱柱形电芯采用比圆柱形或软包格式更重的金属外壳
“如果你有更好的热传输，如果电芯更机械均匀，如果它们被更有效地封装，所有这些都可以转化为更高的安全性和更低的成本，”Weller说。
与圆柱形电芯相比，该格式的堆叠效率可以在电池包层面提供更高的能量密度，使棱柱形电芯对电网应用越来越有吸引力，尽管圆柱形和软包格式根据供应商和应用在大型系统中仍然占有一席之地。
为了验证生产线的能力，PNNL研究人员选择了两种化学体系用于初始棱柱形电芯生产：钠离子和磷酸铁锂。由于储量更丰富，钠被视为电网储能应用中锂基化学体系的潜在替代品。LFP依赖铁而不是传统锂离子化学体系中使用的镍和钴，并且往往更安全。
“制作一个扣式电池需要几毫克的材料；制作一个棱柱形电芯至少需要一公斤，”Weller说。“当这样放大时，你不能假设在扣式电池中表现良好的化学体系在棱柱形电芯中也会同样有效。”
验证结果将为未来的行业合作形成基准。
“这是我们在这些化学体系上的结果，这是我们的工艺，这是我们可以为您的化学体系做的事情，”Weller说。“由于棱柱形电芯设计的好处以及电芯制造和测试规模的绝对扩大，我们认为PNNL的棱柱形生产线是一种独特的方式，可以将早期电池概念与行业验证联系起来，并有助于实现更顺畅的过渡，将先进的电池概念推向市场。”
（素材来自：PNNL 全球储能网、新能源网综合）
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