2 أغسطس الرسالة، وقد طور مهندسو الولايات المتحدة طريقة الطباعة 3D، فمن الممكن أن يعزز إلى حد كبير قدرة بطارية ليثيوم أيون والاتهام ومعدل التصريف.
إذا كهربائي من بطارية ليثيوم أيون التي تحتوي على مسام أو القنوات المجهرية، ثم قدرتها ستتحسن كثيرا في الوقت الحالي، وأفضل القطب يسهل اختراقها ملفقة من قبل المضافة، التي هي الهندسة الداخلية عبور بعضها البعض، مما بحيث أيونات الليثيوم يمكن أن تسبح بحرية في البطارية أثناء الشحن والتفريغ، ولكن ليس هذا هو أفضل تصميم.
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. في حالة البطاريات العادية ، لا يتم استخدام 30٪ إلى 50٪ من الإلكترودات ، لقد تغلبنا على هذه المشكلة من خلال تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ويمكن لبنية القطب الكهربائي المصنوع بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد أن تجعل الليثيوم يتم نقل الأيونات بشكل أكثر كفاءة داخل القطب ، مما يحسن أيضًا من سرعة شحن البطارية ".
يمكن للهيكل المعدني المصغر المستخدم كإلكترود بطارية ليثيوم أيون أن يزيد من السعة المحددة بمقدار أربعة أضعاف ومضاعفة سعة المنطقة مقارنة بالبطاريات الصلبة التقليدية ، وفقًا للباحثين في جامعة كارنيجي ميلون ، يمر القطب الكهربائي بعد 40 عملية كهروكيميائية ، تم الاحتفاظ بهيكلها الشبكي ثلاثي الأبعاد المعقد ، والذي أكد أيضًا على ثباتها الميكانيكي.
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.