3D-printede lithium-ion-batterier

Elektriske køretøjer og de fleste elektroniske enheder, såsom mobiltelefoner og bærbare computere, drives af lithium-ion-batterier. Indtil nu, producenter har været nødt til at designe deres enheder omkring størrelsen og formen af ​​kommercielt tilgængelige batterier. Men forskere har udviklet en ny metode til 3D-print af lithium-ion-batterier i stort set enhver form. De rapporterer deres resultater i ACS Applied Energy Materials .

De fleste lithium-ion-batterier på markedet findes i cylindriske eller rektangulære former. Derfor, når en producent designer et produkt – såsom en mobiltelefon – skal de dedikere en vis størrelse og form til batteriet, som kunne spilde plads og begrænse designmuligheder. Teoretisk set, 3-D-printteknologier kan fremstille en hel enhed, inklusive batteriet og strukturelle og elektroniske komponenter, i næsten enhver form. Imidlertid, de polymerer, der bruges til 3D-print, såsom poly (mælkesyre) (PLA), er ikke ioniske ledere, skabe en stor forhindring for udskrivning af batterier. Christopher Reyes, Benjamin Wiley og kolleger ønskede at udvikle en proces til at printe komplette lithium-ion-batterier med en billig 3-D-printer.

Forskerne øgede den ioniske ledningsevne af PLA ved at infundere det med en elektrolytopløsning. Ud over, de øgede batteriets elektriske ledningsevne ved at inkorporere grafen eller flervæggede kulstof nanorør i anoden eller katoden, henholdsvis. For at demonstrere batteriets potentiale, teamet 3-D printede et LED armbånd med et integreret lithium-ion batteri. Armringbatteriet kunne drive en grøn LED i omkring 60 sekunder. Ifølge forskerne, kapaciteten af ​​første generations 3-D-printede batteri er omkring to størrelsesordener lavere end kommercielle batterier, som er for lav til praktisk brug. Imidlertid, de siger, at de har flere ideer til at øge kapaciteten, såsom at erstatte de PLA-baserede materialer med 3-D-printbare pastaer.