Il 2 agosto, gli ingegneri americani hanno sviluppato un metodo di stampa 3D che potrebbe aumentare notevolmente la capacità, la carica e la velocità di scarica delle batterie agli ioni di litio.
Se gli elettrodi di una batteria agli ioni di litio contengono pori o canali microscopici, la loro capacità sarà notevolmente migliorata.Al momento, gli elettrodi porosi ottimali realizzati dagli additivi hanno la loro geometria interna interdigitata. Può lasciare che gli ioni di litio nuotino liberamente nella batteria durante la carica e la scarica, ma questo non è il design più ideale.
Un gruppo di ricerca guidato da Rahul Panat, professore associato di ingegneria meccanica presso la Carnegie Mellon University, ha collaborato con l'Università del Missouri per sviluppare un nuovo metodo per gli elettrodi della batteria stampati in 3D che possono creare pori controllati. Strutture metalliche microscopiche Le loro scoperte sono state pubblicate sul Journal of Additive Manufacturing.
Panat ha dichiarato: "Nelle batterie agli ioni di litio, gli elettrodi con una struttura porosa possono fornire una maggiore capacità di stoccaggio, poiché questa struttura consente l'ingresso di una grande quantità di ioni di litio nell'elettrodo, che può consentire un utilizzo più elevato degli elettrodi. E porta una maggiore capacità di archiviazione.Nelle batterie normali, il 30% al 50% degli elettrodi non viene utilizzato.Abbiamo superato questo problema con la tecnologia di stampa 3D, e la struttura microelettrica prodotta dalla stampa 3D può fare litio Gli ioni vengono trasportati in modo più efficiente all'interno dell'elettrodo, il che migliora anche la velocità di carica della batteria. "
La struttura micro-metallo utilizzata come elettrodo a batteria agli ioni di litio può aumentare la capacità specifica di un fattore quattro e raddoppiare la capacità dell'area rispetto alle batterie a stato solido convenzionali Secondo i ricercatori della Carnegie Mellon University, l'elettrodo sta attraversando Dopo 40 processi elettrochimici, è stata mantenuta la loro complessa struttura reticolare tridimensionale, che ha anche confermato la loro stabilità meccanica.
I ricercatori della Carnegie Mellon University hanno sviluppato i propri metodi di stampa 3D utilizzando le attuali capacità dei sistemi di stampa 3D di stampa a getto d'aria per creare strutture metalliche microscopiche porose. Limitato dalla tecnologia di stampa a estrusione, ovvero dalla tecnologia di stampa che forma una struttura continua mediante l'estrusione del materiale attraverso l'ugello: solo la batteria a struttura incrociata può essere prodotta con la tecnologia di stampa a estrusione.
Con il nuovo metodo sviluppato da Panat Labs, i ricercatori possono impilare rapidamente le singole goccioline in una struttura tridimensionale per stampare gli elettrodi della batteria.Questa tecnologia stampa strutture con proprietà geometriche complesse. Non è possibile realizzare metodi tradizionali di stampa per estrusione.
Panat ha dichiarato: "Poiché queste goccioline sono separate l'una dall'altra, possiamo creare questa nuova geometria complessa: se sono materiali continui come la tradizionale tecnologia di stampa per estrusione, non possiamo farcela. Questa complessa struttura di elettrodi è un nuovo campo di ricerca: prima non pensavo che qualcuno potesse creare queste strutture complesse con la tecnologia di stampa 3D. "I ricercatori stimano che la tecnologia derivata da questo nuovo metodo di stampa 3D riguardi Le applicazioni industriali possono essere realizzate in 2 o 3 anni.
