2 августа американские инженеры разработали метод 3D-печати, который может значительно увеличить емкость и скорость зарядки и разрядки литий-ионных батарей.
Если электроды литиево-ионной батареи содержат микроскопические поры или каналы, их мощность будет значительно улучшена. В настоящее время оптимальные пористые электроды, изготовленные с помощью добавок, имеют внутреннюю геометрию, смещенную друг над другом. Он может позволить свободно литьям лития в батарее во время зарядки и разрядки, но это не самая идеальная конструкция.
Исследовательская группа под руководством Рахула Паната, доцент кафедры машиностроения в Университете Карнеги-Меллона, объединилась с Университетом Миссури, чтобы разработать новый метод для 3D-печатных аккумуляторных электродов, которые могут создавать контролируемые поры. Микроскопические металлоконструкции. Их результаты опубликованы в журнале Additive Manufacturing.
Панат сказал: «В литий-ионных батареях электроды с пористой структурой могут обеспечить большую емкость. Это связано с тем, что эта структура позволяет большому количеству ионов лития поступать на электрод, что может привести к более высокому использованию электродов. В обычных батареях от 30% до 50% электродов не используются. Мы преодолели эту проблему с помощью технологии 3D-печати, а микроэлектродная структура, созданная 3D-печатью, может сделать литий Ионы более эффективно транспортируются внутри электрода, что также повышает скорость зарядки аккумулятора.
Микро-металлическая структура, используемая в качестве электролита с литиево-ионным аккумулятором, может увеличить удельную емкость в четыре раза и вдвое увеличить площадь по сравнению с обычными твердотельными батареями. По словам исследователей из Университета Карнеги-Меллона, электрод проходит через После 40 электрохимических процессов была сохранена их сложная трехмерная структура решетки, что также подтвердило их механическую стабильность.
Исследователи из Университета Карнеги-Меллона разработали свои собственные методы 3D-печати, используя современные возможности систем 3D-печати с воздушной печатью для создания пористых микроскопических металлических конструкций. До этого 3D-исследования батарей Ограничивается технологией экструзионной печати, то есть технологией печати, которая образует непрерывную структуру путем экструдирования материала через сопло. Только технология сшитой структуры может быть изготовлена с помощью технологии экструзионной печати.
Благодаря новому методу, разработанному Panat Labs, исследователи могут быстро скомпоновать отдельные капли в трехмерную структуру, чтобы распечатать электроды аккумуляторной батареи. Эта технология печатает структуры со сложными геометрическими свойствами. Традиционные методы печати методом экструзии не могут быть выполнены.
Панат сказал: «Поскольку эти капли отделены друг от друга, мы можем создать эту новую сложную геометрию. Если они являются сплошными материалами, такими как традиционная технология экструзионной печати, мы не можем это сделать. Эта сложная структура электродов. Это новая область исследований. До этого я не думал, что кто-то может создать эти сложные структуры с помощью технологии 3D-печати ». Исследователи считают, что технология, полученная из этого нового метода 3D-печати, Промышленные применения могут быть реализованы через 2 - 3 года.