Führer
Kürzlich haben Forscher der Duke University und der Texas State University eine neue Methode zum Drucken von Lithium-Ionen-Batterien in fast jeder Form in 3D entwickelt.
Hintergrund
Die Lithium-Ionen-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie und beruht hauptsächlich auf Lithiumionen, die sich zwischen der positiven und der negativen Elektrode bewegen Während des Ladens und Entladens wird Li + zwischen den beiden Elektroden eingebettet und deinterkaliert: Li + wird während des Ladens von der positiven Elektrode geladen. Auseinandernährung, nachdem der Elektrolyt in die negative Elektrode eingebettet ist, befindet sich die negative Elektrode in einem lithiumreichen Zustand, wenn sie entladen ist, ist das Gegenteil der Fall.
2. Elektrofahrzeuge und die meisten elektronischen Geräte wie Mobiltelefone und Laptops werden mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben.
Bislang müssen die Hersteller ihre Ausrüstung auf Basis kommerziell erhältlicher Lithium-Ionen-Batterien entwerfen.
Innovation
Technologische Innovationen haben diese Situation jedoch verändert: In jüngster Zeit haben Forscher der Duke University und der Texas State University eine neue Methode entwickelt, Lithium-Ionen-Batterien nahezu beliebiger Form in 3D zu drucken.
Ihre Forschungsergebnisse wurden in der international renommierten Zeitschrift "ACS Applied Energy Materials" der American Chemical Society veröffentlicht.
Technologie
Gegenwärtig sind die meisten Lithium-Ionen-Batterien auf dem Markt zylindrisch oder kubisch.Wenn ein Hersteller ein Produkt entwirft, wie zum Beispiel ein Mobiltelefon, mussdie Batterie auf eine bestimmte Größe und Form vorbereitet werden, was Platz verschwendetund Design ermöglicht. Der Plan ist begrenzt.
Theoretisch kann die 3D-Drucktechnologie das gesamte Gerät in nahezu jede Form bringen, einschließlich Batterie- und Elektronikkomponenten.Das im 3D-Druck verwendete Polymer, wie Polymilchsäure (PLA), ist jedoch kein Ionenleiter, der zu einem Druck wird. Die Haupthindernisse für die Batterie Christopher Reyes, Benjamin Wiley und Kollegen entwickelten ein Verfahren zum Drucken von Lithium-Ionen-Batterien aus kostengünstigen 3D-Druckern.
Die Forscher erhöhten die Ionenleitfähigkeit von Polymilchsäure durch Zugabe einer Elektrolytlösung und integrierten Graphen und mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren in Anode (Anode) und Kathode (Kathode).
Wert
Um die Leistung der Batterie zu demonstrieren, druckte das Team 3D ein LED-Armband mit integrierter Lithium-Ionen-Batterie, die 60 Sekunden lang eine grüne LED-Lampe versorgen kann.
Zukunft
Den Forschern zufolge ist die Kapazität der ersten Generation von 3D-gedruckten Batterien um zwei Größenordnungen niedriger als die von kommerziellen Batterien, eine Kapazität, die so gering ist, dass solche 3D-gedruckten Batterien praktisch nicht angewendet werden können Es gibt mehrere Ideen zur Erhöhung der Kapazität, z. B. den Ersatz von Materialien auf Polymilchsäurebasis durch 3D-gedruckten Teig.
