Japonia realizează utilizarea imprimării 3D pentru fabricarea bateriilor în stare solidă
Profesorul Honma de la Universitatea Tohoku și asistentul Kobayashi Hiroaki și alții au dezvoltat tehnologia de a face baterii în stare solidă cu imprimante 3D. Utilizați materiale care pot schimba liber duritatea atunci când creați. Bateriile pot fi fabricate în doar câteva ore fără procesele de temperatură ridicată necesare în trecut. Bateria produsă de încercare a rezistat diferitelor teste de performanță și are anumite performanțe, ceea ce este de așteptat să contribuie la aplicarea practică timpurie a bateriilor în stare solidă.
Electrolitul este una dintre componentele importante ale bateriei și este de obicei într-o stare lichidă, dar electrolitul unei baterii în stare solidă este solid, iar riscul de accidente de incendiu este mic. O altă caracteristică a acestui tip de baterie este că poate crește capacitatea de stocare pe unitatea de volum prin stivuirea bateriilor. Este foarte anticipat ca o baterie de ultimă generație care poate extinde gama de croazieră a vehiculelor pur electrice (EV).
Membrana electrolitică dezvoltată are aceeași moliciune ca o lentilă de contact moale (curtoazie imagine a Universității Kitto, Japonia)
Mainstream-ul bateriilor în stare solidă este de a apăsa puternic electrozii și materialele electrolitice și de a le încălzi la sute de grade Celsius. Cu toate acestea, procesul de încălzire este costisitor și există un caz de fisurare termică. În același timp, există încă o problemă. Datorită durității electrolitului, atunci când electrodul pozitiv și electrodul negativ se extind în mod repetat și se contractă cu încărcarea și descărcarea, cele două nu pot fi strâns atașate, ceea ce duce la o performanță slabă a bateriei.
Echipa de cercetare a efectuat cercetări privind fabricarea membranelor electrolitice flexibile pentru bateriile în stare solidă. Atunci când un lichid special care facilitează mișcarea ionilor de litiu este amestecat cu oxid de siliciu, se poate forma un film de sticlă similar cu o lentilă de contact moale. Moliciunea poate fi ajustată pur și simplu prin schimbarea cantității de silice.
De data aceasta, echipa de cercetare a înjumătățit cantitatea de oxid de siliciu conținută în membrana electrolitică, făcând-o asemănătoare gelului. Apoi este amestecat cu o rășină care se solidifică atunci când este expusă la lumina ultravioletă și poate fi modelată folosind o imprimantă 3D.
Reduceți concentrația de oxid de siliciu în electrolit pentru a face gelul electrolitic și fabricarea bateriei printr-o imprimantă 3D (curtoazie imagine de la Universitatea Tohoku, Japonia)
Experimentele au confirmat că prin schimbarea electrolitului, oxidului de cobalt de litiu pentru electrodul pozitiv, titanatului de litiu pentru electrodul negativ etc. în materiale asemănătoare gelului, bateria poate fi făcută doar de o imprimantă 3D. Se spune că poate fi produs în aproximativ două ore.
Se poate face prin simpla acoperire a materialului și iradierea acestuia cu raze ultraviolete fără încălzire la temperaturi ridicate, ceea ce poate reduce foarte mult costul de fabricație. Electrolitul flexibil este mai puțin predispus la crăpare și se potrivește încet chiar și pe măsură ce membrul se extinde și se contractă.
Bateria produsă de încercare poate fi încărcată și descărcată stabil de mai mult de 100 de ori. Siguranța a fost confirmată și de testele de incendiu etc. Profesorul Honma a spus: "Atâta timp cât datele sunt introduse, dimensiunea și forma pot fi modificate după bunul plac."
Problema cu care se confruntă aplicarea practică este că conductivitatea ionică a electrolitului nu este suficient de mare. Deoarece ionii de litiu nu se pot mișca fără probleme, este dificil să eliberați cantități uriașe de energie într-o clipă.
Echipa de cercetare va ajusta compoziția materialului cu scopul de a îmbunătăți conductivitatea ionică. Experimentele cu mașina dezvoltată alimentată cu baterii au avut succes, atingând o viteză maximă de 30 de kilometri pe oră. Cercetătorii vor face îmbunătățiri iterative pentru a crește puterea de ieșire și vor lua în considerare instalarea acesteia pe vehicule pur electrice. De asemenea, vom dezvolta viguros materiale catodice cu densitate energetică ridicată.
Scopul primei etape este de a realiza aplicarea practică în alimentarea cu energie a senzorilor și terminalelor purtabile.
