راهنمای
به تازگی، دانشگاه دوک و دانشگاه ایالتی تگزاس محققان یک روش جدید برای تقریبا هر شکل باتری لیتیوم یون از 3D چاپ را توسعه داده اند.
پس زمینه
شارژ، لی + از الکترود مثبت: یک باتری لیتیوم یون، یک باتری قابل شارژ یون لیتیوم است که به طور عمده در کار در حال حرکت بین دو الکترود مثبت و منفی در طول شارژ و دشارژ، لی و را از بین کبیسه را دو الکترود و deintercalation بستگی دارد تخلیه مخالف، deintercalation، الکترولیت منفی جاسازی شده از طریق الکترود منفی یک کشور غنی-لیتیوم است.
ماشین های الکتریکی با اکثر دستگاه های الکترونیکی مانند تلفن همراه و لپ تاپ ها توسط باتری های لیتیوم یون طراحی شده است.
تا به امروز، تولید کنندگان باید در باتری های لیتیوم یون تجاری در دسترس بر اساس طراحی تجهیزات خود را.
نوآوری
با این حال، نوآوری های تکنولوژیکی این وضعیت را تغییر داده است. به تازگی، محققان دانشگاه دوک و دانشگاه ایالتی تگزاس روش جدیدی برای چاپ باتری های لیتیوم یون که تقریبا هر شکل در 3D دارند، توسعه داده اند.
نتایج تحقیقات آنها در مجله مشهور بین المللی ACS Applied Energy Materials انجمن شیمی آمریکا منتشر شد.
فناوری
در حال حاضر اکثر باتری های لیتیوم یون در بازار استوانه ای یا مکعبی هستند. بنابراین، هنگامی که سازنده یک محصول را طراحی می کند، مانند طراحی یک تلفن همراه، باتری باید به اندازه و شکل خاصی آماده شود که فضا را از بین می برد و اجازه طراحی را می دهد. این برنامه محدود است
در تئوری، تکنولوژی چاپ 3D می تواند کل دستگاه را تقریبا به هر شکل، از جمله باتری و قطعات الکترونیکی بسازد. با این وجود، پلیمر مورد استفاده در چاپ سه بعدی، مانند پلی اتیل اسید (PLA)، یک هادی یونی نیست که یک چاپ می شود. موانع اصلی برای باتری کریستوفر رایز، بنجامین ویلی و همکارانش یک فرآیند برای چاپ باتری های لیتیوم یون را از پرینتر های ارزان قیمت 3D توسعه دادند.
محققان با افزایش محلول الکترولیت، هدایت یونی پلی اتیلن اسید را افزایش دادند. علاوه بر این، نانولوله های کربنی گرافن و چند جداره را در آند (آنود) و کاتد (کاتد) وارد کردند.
ارزش
به منظور نشان دادن عملکرد باتری، تیم 3D یک دستبند LED با باتری یون لیتیوم یونی را چاپ کرد. باتری دستبند می تواند یک چراغ سبز برای 60 ثانیه عرضه کند.
آینده
به گفته محققان، ظرفیت باتری های نسل اول از چاپ 3D. این باتری کم ظرفیت از تجاری دو مرتبه، به طوری که باتری نمی تواند برنامه های کاربردی چاپ 3D واقعی است. با این حال، به گفته ی پژوهشگران آنها چند ایده بلند کردن ظرفیت، برای مثال یک ماده بر اساس پلیلاکتیک اسید جایگزین های 3D خمیر چاپ.
