El 2 de agosto, los ingenieros estadounidenses han desarrollado un método de impresión en 3D que puede aumentar en gran medida la capacidad y la velocidad de carga y descarga de las baterías de iones de litio.
Si los electrodos de una batería de iones de litio contienen poros microscópicos o canales, su capacidad se verá enormemente mejorada. En la actualidad, los electrodos porosos óptimos fabricados por los aditivos tienen su geometría interna interdigitada. Puede permitir que los iones de litio naden libremente en la batería durante la carga y la descarga, pero este no es el diseño más ideal.
Un equipo de investigación dirigido por Rahul Panat, profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad Carnegie Mellon, se ha asociado con la Universidad de Missouri para desarrollar un nuevo método para electrodos de batería impresos en 3D que pueden crear poros controlados. Estructuras metálicas microscópicas. Sus hallazgos han sido publicados en el Journal of Additive Manufacturing.
Panat dijo: "En las baterías de iones de litio, los electrodos con una estructura porosa pueden proporcionar una mayor capacidad de almacenamiento. Esto se debe a que esta estructura permite que una gran cantidad de iones de litio entre al electrodo, lo que puede lograr una mayor utilización de electrodos. Además, brinda mayor capacidad de almacenamiento. En las baterías comunes, no se usa entre el 30% y el 50% de los electrodos. Hemos superado este problema mediante la tecnología de impresión 3D, y la estructura de microelectrodos fabricada mediante impresión 3D puede producir litio Los iones se transportan de manera más eficiente dentro del electrodo, lo que también mejora la velocidad de carga de la batería ".
Se utiliza como un electrodo de batería de iones de litio capaz de estructuras metálicas microscópicas de cuatro veces el aumento de la capacidad, pero en comparación con la región de capacidad de la batería sólida convencional triplicado. Según los investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, dichos electrodos a través del cual Después de 40 procesos electroquímicos, se retuvo su compleja estructura reticular 3D, lo que también confirmó su estabilidad mecánica.
Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han desarrollado sus propios métodos de impresión 3D utilizando las capacidades actuales de los sistemas de impresión 3D de impresión por chorro de aire para crear estructuras metálicas microscópicas porosas. Antes de esto, la investigación de baterías impresas en 3D Limitado por la tecnología de extrusión, es decir, la tecnología de impresión que forma una estructura continua mediante la extrusión del material a través de la boquilla. Solo la batería de estructura cruzada puede fabricarse mediante la tecnología de extrusión.
Con el nuevo método desarrollado por Panat Labs, los investigadores pueden apilar rápidamente gotitas individuales en una estructura tridimensional para imprimir los electrodos de la batería. Esta tecnología imprime estructuras con propiedades geométricas complejas. No se pueden hacer los métodos tradicionales de impresión por extrusión.
Panat dijo: "Debido a que estas gotas están separadas una de la otra, podemos crear esta nueva geometría compleja. Si son materiales continuos como la tecnología de impresión por extrusión tradicional, no podemos hacerlo. Esta compleja estructura de electrodos. Este es un nuevo campo de investigación. Antes de eso, no creía que nadie pudiera crear estas complejas estructuras con tecnología de impresión 3D. "Los investigadores estiman que la tecnología derivada de este nuevo método de impresión 3D se trata de Las aplicaciones industriales se pueden realizar en 2 o 3 años.