Japan shvaća upotrebu 3D ispisa za proizvodnju svih -čvrstih- baterija
Profesor na Sveučilištu Tohoku Honma i asistent Kobayashi Hiroaki i drugi razvili su tehnologiju izrade svih -solid{1}} baterija pomoću 3D pisača. Koristite materijale koji mogu slobodno mijenjati tvrdoću prilikom izrade. Baterije se mogu izraditi u samo nekoliko sati bez-procesa visokih temperatura potrebnih u prošlosti. Probno-proizvedena baterija izdržala je razne testove performansi i ima određene performanse, za koje se očekuje da će pridonijeti ranoj praktičnoj primjeni svih -čvrstih- baterija.
Elektrolit je jedna od važnih komponenti baterije i obično je u tekućem stanju, ali elektrolit potpuno{0}}čvrstog-akumulatora je čvrst, a rizik od požara je mali. Još jedna značajka ove vrste baterija je da može povećati kapacitet pohrane po jedinici volumena slaganjem baterija. Dugo se očekuje kao baterija sljedeće{2}}generacije koja može proširiti raspon krstarenja čistih električnih vozila (EV).
Razvijena elektrolitska membrana ima istu mekoću kao i meka kontaktna leća (slika ljubaznošću Sveučilišta Kitto, Japan)
Glavni tok svih -čvrstih- baterija je snažno pritiskanje elektroda i elektrolitnih materijala i njihovo zagrijavanje na stotine stupnjeva Celzijusa. Međutim, proces grijanja je skup, a postoji i slučaj termičkog pucanja. Istovremeno, još uvijek postoji problem. Zbog tvrdoće elektrolita, kada se pozitivna i negativna elektroda više puta šire i skupljaju pri punjenju i pražnjenju, dvije se ne mogu usko spojiti, što rezultira lošim radom baterije.
Istraživački tim proveo je istraživanje o proizvodnji fleksibilnih elektrolitskih membrana za sve -čvrste- baterije. Kada se posebna tekućina koja olakšava kretanje litijevih iona pomiješa sa silicijevim oksidom, može se formirati stakleni film sličan mekanoj kontaktnoj leći. Mekoća se može prilagoditi jednostavnom promjenom količine silicijevog dioksida.
Ovaj je put istraživački tim prepolovio količinu silicijevog oksida sadržanog u elektrolitskoj membrani, čime je postala gelasta-. Zatim se miješa sa smolom koja se skrutne kada je izložena ultraljubičastom svjetlu, a može se oblikovati pomoću 3D pisača.
Smanjite koncentraciju silicijevog oksida u elektrolitu kako bi elektrolit bio sličan gelu-i izradite bateriju putem 3D pisača (slika ljubaznošću Sveučilišta Tohoku, Japan)
Eksperimenti su potvrdili da se promjenom elektrolita, litij kobalt oksida za pozitivnu elektrodu, litij titanata za negativnu elektrodu itd. u materijale poput gela-, bateriju može izraditi samo 3D pisač. Kažu da se može proizvesti za oko dva sata.
Može se napraviti jednostavnim premazivanjem materijala i zračenjem ultraljubičastim zrakama bez zagrijavanja na visokoj temperaturi, što može uvelike smanjiti troškove proizvodnje. Fleksibilni elektrolit manje je sklon pucanju i meko pristaje čak i kada se član širi i skuplja.
The trial-produced battery can be stably charged and discharged for more than 100 times. Safety has also been confirmed by fire tests, etc. Professor Honma said, "As long as the data is input, the size and shape can be changed at will."
Problem s kojim se suočava praktična primjena je taj što ionska vodljivost elektrolita nije dovoljno visoka. Budući da se litijevi ioni ne mogu glatko kretati, teško je u trenu osloboditi ogromne količine energije.
Istraživački tim će prilagoditi sastav materijala s ciljem poboljšanja ionske vodljivosti. Eksperimenti s razvijenim automobilom na baterije{0} bili su uspješni, dosegnuvši najveću brzinu od 30 kilometara na sat. Istraživači će napraviti iterativna poboljšanja kako bi povećali izlaznu snagu i razmotriti je ugradnju na čisto električna vozila. Također ćemo intenzivno razvijati katodne materijale visoke gustoće energije.
Cilj prve faze je ostvariti praktičnu primjenu u napajanju senzora i nosivih terminala.
