Общ

Изследователите успешно 3D печат литиево-йонни батерии с нестандартни размери


Литиево-йонните батерии захранват почти всяка съвременна технология и приспособления, които използваме ежедневно. Те захранват електрически превозни средства, мобилни телефони, лаптопи и таблети. В продължение на години разработването и дизайна на приспособлението зависеха от размера и формата на наличните видове батерии.

Екип от изследователи от Американското химическо общество направи начин да създаде персонализирани литиево-йонни батерии чрез 3D печат. Тази иновативна система може да означава разнообразие от нови джаджи по размери и форми, които обществеността не е виждала досега.

Настоящи литиево-йонни ограничения

Изследователите Кристофър Рейес, Бенджамин Уайли и техните колеги забелязаха, че повечето литиево-йонни батерии на пазара са с форма на цилиндри или правоъгълници. Тези традиционни форми означават, че разработчиците като Apple, Toshiba или Samsung трябва да имат предвид формата на литиево-йонната батерия първо, когато разработват следващия смартфон или компютър. Това също означава, че в устройството има неизбежно загубено пространство, причинено от батерията.

Има и ограничение за размера на това колко малки ефективни литиево-йонни могат да получат. Въпреки че батериите могат да станат малки, вътре в тях все още трябва да има достатъчно място за електролитите, анодните и катодните материали и въглеродните добавки.

3D печат решение за литиево-йонни размери

Екипът на ACS теоретично би могъл 3D да отпечата цяло устройство - с включена батерия - във всякаква форма. Процесът на печат не беше проблемът. Проблемът идва от полимерите, използвани в технологията за 3D печат. Полимери като полимлечна киселина (PLA) не са йонни проводници. За да поддържат разходите ниски, изследователите трябваше да намерят начин да създадат персонализирани литиево-йонни батерии на евтини, относително стандартни 3D принтери.

Изследователите разработиха начин за повишаване на проводимостта на PLA. Те го вливат с електролитен разтвор и добавят графен или въглеродни нанотръби в анода или катода, съответно. Добавянето на графен и въглеродни нанотръби подобри проводимостта на батерията.

За да тестват своето решение, те създадоха обикновена гривна с LED гривна, която приличаше на Fitbit или проследяващо занимание. Светодиодите на гривната се захранват от литиево-йонна батерия, интегрирана в гривната. Батерията свети зелен индикатор за почти минута - нисък капацитет за хората, свикнали с дължината на зареждане на батерията на iPhone.

Изследователите признаха, че първият кръг на 3D принтираните батерии е два пъти по-нисък от мощността на търговските литиево-йонни батерии. Въпреки че процесът е впечатляващ, самата батерия все още е твърде ниска за търговска и практическа употреба. Изследователите обаче финализират процеса и вече имат няколко идеи за увеличаване на капацитета. Те ще се опитат да заменят PLA материалите с нови материали като 3D печатни пасти.

Нито дума от изследователите дали батериите с 3D печат избягват тенденцията им да се прегряват и дори да пламват. Миналата година отделен екип от изследователи от Университета в Мериленд разработи литиево-йонна батерия на водна основа, която според тях не е в състояние да предизвика искрен потенциално пламък.


Гледай видеото: Dr. Gregers Daily Dozen Checklist (Август 2021).