Inkjet printteknologi til batterielementer

En gruppe videnskabsmænd i St. Petersborg har foreslået en ny metode til fremstilling af elektroder til lithium-ion-batterier, der driver bærbare computere, smartphones og tablets. Forskerne har vist, at disse elementer kan udskrives med en inkjet-printer, hvilket vil reducere elektrodetykkelsen med 10 til 20 gange og åbne nye muligheder for producenter af kompakt elektronik. Deres artikel er blevet publiceret i tidsskriftet Energiteknologi .

Forskere stræber efter højere kapacitet for lithium-ion-batterier, mens de gør dem lettere og mere kompakte. Batteriets størrelse og kapacitet bestemmer, hvor tung en bærbar computer vil være, hvor lang tid en smartphone kan fungere mellem opladningscyklusser, og den afstand en elbil kan køre. Standardfremstillingsmetoder for lithium-ion-batterier tillader ikke en væsentlig stigning i deres vægt eller størrelse uden et tilsvarende tab i deres batterikapacitet. Dermed, en ændring i produktionen af ​​batterikomponenter er nødvendig.

Forskerne fra ITMO University, Peter den Store St. Petersborg Polytekniske Universitet og Ioffe Instituttet har foreslået en teknologi, hvorved tykkelsen af ​​katodematerialeniveauet kan reduceres med 10 eller endda 20 gange. Dette vil give mulighed for at reducere størrelsen og vægten af ​​hele batteriet, som en standard tablet eller laptop -batteri kan have hundredvis af disse lag.

"Vi har udviklet blækket til inkjet print af katodematerialet, " siger Denis Kolchanov, en ph.d. studerende ved ITMO's SCAMT Laboratory, der var medforfatter til artiklen. "Det er lykkedes os at anvende et lag på omkring 5 mikrometer i tykkelse på den nuværende opsamler. Eksisterende industrielle prøver bruger katodematerialer med en tykkelse på 100 mikrometer. Laboratorieprøver, der er oprettet på basis af andre teknologier, giver en tykkelse på 50 mikrometer. Derfor , vi var i stand til at reducere tykkelsen med 10 til 20 gange. Det er ikke muligt at lave et mindre lag med denne teknologi, fordi der vil opstå en kortslutning."

Forskerne har for nylig bekræftet funktionaliteten af ​​det trykte katodemateriale for at bevise, at teknologien kan bruges til at skabe et mindre fungerende batteri med lignende egenskaber.

I teorien, denne udvikling kan have en anden nyttig effekt. Udskrivning af ultratynde strømaftagere med et katodemateriale ville gøre det muligt for forskere at skabe et fleksibelt batteri, der ikke deformeres, når det bøjes. Dette er vigtigt, fordi i dag, højteknologiske virksomheder står over for en vanskelig udfordring:På den ene side, brugere vil have deres gadgets til at være lette og kompakte; på den anden, folk nyder at se billeder og videoer fra en så stor skærm som muligt. Bortset fra det, der er en stigende efterspørgsel efter transformatorenheder, der kan bruges både som tablets og bærbare computere. Foldbare og udvidelige gadgets er designet til at løse disse problemer. Sådanne enheder blev præsenteret på CES 2020 -udstillingen, der fandt sted i begyndelsen af ​​2020.

For at udvikle en sådan enhed, ingeniører skal ikke kun tænke på skærmen og kabinettet, men også placeringen af ​​et standard lithium-ion batteri. Ideelt set batteriet på transformatortabletten skal bøje sammen med etuiet.

"I teorien, vores udvikling kan bruges til at skabe sådanne enheder, " forklarer Denis Kolchanov. "Der er en enorm mulighed for, at tynde elektroder vil være mere fleksible, da de ikke deformeres, når de bøjes. Dette vil give os mulighed for at bruge dem i transformatorenheder."