في 2 أغسطس ، طور مهندسون أمريكيون طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد قد تزيد بشكل كبير من سعة وسرعة شحن وتفريغ بطاريات الليثيوم أيون.
إذا كانت الأقطاب الكهربائية لبطارية ليثيوم أيون تحتوي على مسام أو قنوات مجهرية ، فإن قدرتها سوف تتحسن بشكل كبير.في الوقت الحاضر ، فإن الأقطاب الكهربائية المسامية المثلى بواسطة الإضافات لها عمليات نقل هندسية داخلية. يمكن أن تسمح لأيونات الليثيوم بالسباحة بحرية في البطارية أثناء الشحن والتفريغ ، ولكن هذا ليس التصميم الأكثر مثالية.
قام فريق بحث بقيادة راهول بانات ، وهو أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية في جامعة كارنيجي ميلون ، بالتعاون مع جامعة ميسوري بتطوير طريقة جديدة لإلكترودات البطارية ثلاثية الأبعاد التي يمكن أن تخلق مسامًا خاضعة للرقابة. الهياكل المعدنية المجهرية تم نشر نتائجها في مجلة صناعة المواد المضافة.
وقال بانات: "في بطاريات الليثيوم- أيون ، يمكن أن توفر الأقطاب الكهربائية ذات البنية المسامية قدرة تخزين أكبر. وهذا لأن هذه البنية تسمح لكمية كبيرة من أيونات الليثيوم لدخول الإلكترود ، والتي يمكن أن تحقق استخدام أعلى للقطب الكهربائي. ويؤدي إلى ارتفاع قدرة تخزين الطاقة. في الخلايا الطبيعية، الأقطاب لا يتم استغلال 30 إلى 50٪. لقد التغلب على هذه المشكلة عن طريق الطباعة 3D، ملفقة 3D الطباعة المجهرية الليثيوم هيكل القطب يسمح يتم نقل الأيونات بشكل أكثر كفاءة داخل القطب ، مما يحسن أيضًا من سرعة شحن البطارية ".
يتم استخدام بطارية ليثيوم أيون الكهربائي قادر على هياكل معدنية مجهرية من أربعة أضعاف زيادة القدرة، ولكن بالمقارنة مع المنطقة قدرة البطارية الصلبة التقليدية ثلاثة أضعاف. ووفقا للباحثين في جامعة كارنيجي ميلون، قال أقطاب من خلالها بعد الكهروكيميائية عملية 40 مرة، ما زالت تحتفظ بها هيكل 3D شعرية معقدة، التي أكدت أيضا استقرارها الميكانيكية.
طور الباحثون في جامعة كارنيجي ميلون طريقتهم الخاصة في الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام القدرات الحالية لأنظمة الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام طابعات Airjet لإنشاء هياكل معدنية مجهرية مجهرية. محدودة بتقنية الطباعة بالبثق ، أي تكنولوجيا الطباعة التي تشكل بنية مستمرة عن طريق بث المادة من خلال الفوهة ، ولا يمكن تصنيعها إلا من خلال تقنية الطباعة بالبثق.
وبفضل الطريقة الجديدة التي طورتها شركة "بانات لابز" ، يمكن للباحثين بسرعة تكديس القطيرات الفردية في بنية ثلاثية الأبعاد لطباعة أقطاب البطارية ، حيث تطبع هذه التقنية بنى ذات خصائص هندسية معقدة. لا يمكن إجراء طرق طباعة البثق التقليدية.
قال بانات: "لأن هذه القطرات منفصلة عن بعضها البعض ، يمكننا إنشاء هذه الهندسة المعقدة الجديدة. إذا كانت مواد مستمرة مثل تكنولوجيا الطباعة بالبثق التقليدية ، لا يمكننا تحقيقها. هذه البنية المعقدة للقطب الكهربائي ، هذا حقل جديد من الأبحاث ، وقبل ذلك ، لم أكن أعتقد أنه يمكن لأي شخص إنشاء هذه الهياكل المعقدة باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. "ويقدر الباحثون أن التقنية المستمدة من طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديدة هذه تدور حول يمكن أن تتحقق التطبيقات الصناعية في 2 إلى 3 سنوات.
