8月2日、アメリカのエンジニアは、リチウムイオン電池の容量と充放電速度を大幅に向上させる3D印刷方法を開発しました。
リチウムイオン電池の電極が微細な細孔またはチャネルを含む場合、それらの容量は大きく改善される。現在、添加剤によって作られた最適な多孔質電極は、その内部形状が互いに噛み合っている。それは、充放電中にリチウムイオンを電池内で自由に泳ぐことができるが、これは最も理想的な設計ではない。
Carnegie Mellon大学の機械工学の准教授であるRahul Panat氏が率いる研究チームは、制御された細孔を作り出すことができる3D印刷された電池電極の新しい方法を開発するためにミズーリ大学と提携しました。微視的な金属構造。その発見はJournal of Additive Manufacturingに掲載されています。
Panatは言った：「リチウムイオン電池では、電極は、この構成は、より高い利用率を達成することができる電極電極にリチウムイオンを大量にできるので、より強いもたらすことができる記憶容量の多孔質構造を有しています。より高いエネルギー貯蔵容量をもたらす。正常細胞では、電極は、30〜50％が利用されていない。我々は3次元印刷によりこの問題を克服していると、3Dプリンティング微細構造作製リチウム電極構造が可能イオンは電極内部でより効率的に輸送され、これによりバッテリーの充電速度も向上します。
リチウムイオン電池の電極として使われているマイクロメタル構造は比容量を4倍に増やすことができ、従来のソリッドステートバッテリーに比べ面積容量を2倍にすることができます。 40の電気化学的プロセスの後、それらの複雑な3次元格子構造が保持され、その機械的安定性も確認された。
カーネギーメロン大学（Carnegie Mellon University）の研究者は、現在のエアジェット印刷3D印刷システムの能力を利用して、独自の3D印刷方法を開発して、多孔質の微細な金属構造を作り出しています。押出印刷技術、すなわち、ノズルを通して材料を押し出すことによって連続的な構造を形成する印刷技術によって制限される。クロス構造の電池のみが押出印刷技術によって製造することができる。
Panat Labsが開発した新しい方法では、研究者は個々の液滴を3次元構造に素早く積み重ねて電池電極を印刷することができます。伝統的な押出印刷方法はできません。
パナット氏は次のように述べています。「これらの液滴は互いに分離されているため、この新しい複雑なジオメトリを作成できます。従来の押出印刷技術のような連続的な材料であれば、この複雑な電極構造は、新しい研究分野です。その前に、3D印刷技術を使って複雑な構造を作ることはできないと私は思っていました」研究者らは、この新しい3D印刷方法の技術は、産業用アプリケーションは2〜3年後に実現できます。