Le 2 août, les ingénieurs américains ont mis au point une méthode d'impression en 3D qui peut considérablement augmenter la capacité et la charge et la vitesse de décharge des batteries lithium-ion.
Si les électrodes d'une batterie lithium-ion contiennent des pores microscopiques ou des canaux, leur capacité sera grandement améliorée.A présent, les électrodes poreuses optimales faites par les additifs ont leur géométrie interne interdigitée. Il peut laisser les ions de lithium nager librement dans la batterie pendant la charge et la décharge, mais ce n'est pas la conception la plus idéale.
Une équipe de recherche dirigée par Rahul Panat, professeur agrégé de génie mécanique à l'Université Carnegie Mellon, s'est associée à l'Université du Missouri pour développer une nouvelle méthode pour les électrodes de batterie imprimées en 3D qui peuvent créer des pores contrôlés. Structures métalliques microscopiques Leurs résultats ont été publiés dans le Journal of Additive Manufacturing.
Panat a déclaré: «Dans les batteries lithium-ion, les électrodes à structure poreuse peuvent offrir une plus grande capacité de stockage, car cette structure permet à une grande quantité d’ions lithium de pénétrer dans l’électrode, ce qui permet une meilleure utilisation des électrodes. Et il apporte une plus grande capacité de stockage.Pour les batteries ordinaires, 30% à 50% des électrodes ne sont pas utilisées.Nous avons surmonté ce problème grâce à la technologie d'impression 3D, et la structure de micro-électrode fabriquée par l'impression 3D Les ions sont transportés plus efficacement à l'intérieur de l'électrode, ce qui améliore également la vitesse de chargement de la batterie.
La structure micro-métallique utilisée comme électrode de batterie lithium-ion peut augmenter la capacité spécifique d'un facteur quatre et doubler la capacité surfacique par rapport aux batteries à l'état solide conventionnelles.L'électrode passe par des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon Après 40 processus électrochimiques, leur structure complexe en treillis 3D a été conservée, ce qui a également confirmé leur stabilité mécanique.
Les chercheurs de l'Université Carnegie Mellon ont développé leurs propres méthodes d'impression 3D en utilisant les capacités actuelles des systèmes d'impression 3D à jet d'air pour créer des structures métalliques microscopiques poreuses. Limitée par la technologie d'impression par extrusion, c'est-à-dire la technologie d'impression qui forme une structure continue en extrudant le matériau à travers la buse Seule la batterie structurée peut être fabriquée par la technologie d'impression par extrusion.
Grâce à la nouvelle méthode développée par Panat Labs, les chercheurs peuvent rapidement empiler des gouttelettes individuelles dans une structure tridimensionnelle pour imprimer les électrodes de la batterie, ce qui permet d'imprimer des structures aux propriétés géométriques complexes. Les méthodes traditionnelles d'impression par extrusion ne peuvent pas être réalisées.
Panat dit: « Etant donné que ces gouttelettes sont séparées les unes des autres, de sorte que nous pouvons créer ces nouvelles structures géométriques complexes si elles sont le genre de technique classique d'impression d'extrusion utilisé dans le matériau en continu, on ne peut pas produire. cette structure d'électrodes complexes. c'est un nouveau domaine de recherche avant que je ne pense pas que quiconque puisse créer ces structures complexes avec la technologie d'impression 3D. « estiment les chercheurs que cette nouvelle méthode dérivée de la technologie d'impression 3D sur les en 2-3 ans, il sera en mesure de réaliser des applications industrielles.