ОБЗОР
Недавно исследователи из Университета Дьюка и Университета штата Техас разработали новый метод печати литий-ионных батарей практически любой формы в 3D.
фон
Литий-ионная батарея - это перезаряжаемая батарея, в основном она зависит от ионов лития, движущихся между положительным и отрицательным электродами. Во время зарядки и разрядки Li + встроен и деинтеркалирован между двумя электродами: Li + заряжается от положительного электрода во время зарядки. Деинтеркалирование после того, как электролит встроен в отрицательный электрод, отрицательный электрод находится в богатом литием состоянии, а при разряде - наоборот.
2. Электромобили и большинство электронных устройств, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, питаются от литий-ионных батарей.
Пока производители должны проектировать свое оборудование на основе имеющихся в продаже литий-ионных батарей.
новаторство
Тем не менее, технологические инновации изменили эту ситуацию. Недавно исследователи из Университета Дьюка и Университета штата Техас разработали новый метод печати литий-ионных батарей практически любой формы в 3D.
Их результаты исследований были опубликованы в всемирно известном журнале «ACS Applied Energy Materials» Американского химического общества.
технология
В настоящее время большинство литий-ионных батарей на рынке являются цилиндрическими или кубическими. Поэтому, когда производитель разрабатывает продукт, например, разрабатывает мобильный телефон, аккумулятор должен быть подготовлен к определенному размеру и форме, что избавляет от пространства и позволяет проектировать. План ограничен.
Теоретически технология 3D-печати может сделать все устройство практически в любой форме, включая батареи и электронные компоненты. Однако полимер, используемый в 3D-печати, такой как полимолочная кислота (PLA), не является ионным проводником, который становится печатью. Основные препятствия для батареи: Кристофер Рейес, Бенджамин Вили и его коллеги разработали процесс печати литиево-ионных батарей с недорогих 3D-принтеров.
Исследователи увеличили ионную проводимость полимолочной кислоты путем добавления раствора электролита. Кроме того, они включили графеновые и многослойные углеродные нанотрубки в аноде (аноде) и катоде (катоде).
значение
Чтобы продемонстрировать производительность батареи, команда 3D напечатала светодиодный браслет со встроенной литиево-ионной батареей. Батарея браслета может снабжать зеленую светодиодную лампу в течение 60 секунд.
будущее
По словам исследователей, емкость первого поколения трехмерных печатных батарей на два порядка ниже, чем у коммерческих батарей. Эта мощность настолько мала, что такие трехмерные печатные батареи практически не применяются. Однако исследователи говорят, что они имеют Существует несколько идей для увеличения мощности, таких как замена материалов на основе полимолочной кислоты на трехмерное тестовое тесто.
