リチウムイオンバッテリーの開発と製造のためのレーザーエレクトロード処理のレビュー

要旨 レーザー処理は、バッテリー材料の切断、アニーリング、構造化、印刷において製造コストを最小限に抑え、リチウムイオンセルの電気化学的性能と運用寿命を増加させる大きな可能性を持っています。これにより、マイクロバッテリー、モバイルアプリケーション、電気自動車、独立型電気エネルギー貯蔵デバイスなど、幅広いアプリケーションをカバーできます。電極のコスト効率の良いナノ秒（ns）レーザー切断は、産業の高エネルギーバッテリー生産に成功裏に移行された最初のレーザー技術の一つでした。定義された熱影響は、電池の活性結晶相を調整するための薄膜電極のレーザーアニーリングや、高エネルギーバッテリー用の複合厚膜電極のレーザー乾燥によって示されるように、電極製造において有用です。超高速またはnsレーザーの直接構造化や電極材料の印刷は、三次元（3D）電極アーキテクチャを実現するための比較的新しい技術アプローチです。三次元電極構成は、電気化学サイクリング中の機械的緊張を減らし、全体的にセルインピーダンスを低下させることにより、従来の2D構成に比べてより優れた電気化学的性能をもたらします。さらに、厚膜複合電極においては、3Dマイクロ／ナノ構造を導入することで電解液の濡れ性が向上することが示されました。レーザー構造化により、電極をスーパーワッキングにすることができます。これは、バッテリー寿命の向上と信頼性のあるバッテリー生産に良い影響を与えます。最終的に、レーザー処理はスケールアップ可能で、高エネルギーおよび高出力のリチウムイオンセルへの3Dバッテリーコンセプトの移行に役立ちます。