Japó s'adona de l'ús de la impressió 3D per fabricar bateries d'estat sòlid

Motoge, professor de la Universitat de Tohoku del Japó &, i l'assistent Kobayashi Hiroaki, entre d'altres, han desenvolupat la tecnologia d'utilitzar una impressora 3D per fabricar bateries d'estat sòlid. Quan feu, utilitzeu materials que puguin canviar lliurement la duresa. Només es necessiten unes hores per fer una bateria, i no cal dur a terme el procés d'alta temperatura que es requeria en el passat. La bateria produïda en prova ha suportat diverses proves de rendiment i té un rendiment determinat, que s'espera que contribueixi a l'ús pràctic primerenc de les bateries d'estat sòlid.

L'electròlit és un dels components principals de la bateria, normalment en estat líquid, però l'electròlit d'una bateria d'estat sòlid és sòlid i hi ha menys risc d'accidents d'incendi. Una altra característica d'aquesta bateria és que la bateria es pot apilar per augmentar la capacitat d'emmagatzematge per unitat de volum. És molt esperada com una bateria de nova generació que pot ampliar la gamma de vehicles elèctrics purs (EV).

La membrana d'electròlit desenvolupada té la mateixa flexibilitat que les lents de contacte suaus

El corrent principal de les bateries d'estat sòlid és pressionar amb força els elèctrodes i els materials electròlits junts i escalfar-los a centenars de graus centígrads. Tanmateix, el procés d'escalfament requereix un cost, i hi ha casos d'esquerdes tèrmiques. Al mateix temps, hi ha un problema. Com que l'electròlit és dur, quan l'elèctrode positiu i l'elèctrode negatiu s'expandeixen i es contrauen repetidament amb la càrrega i la descàrrega, els dos no es poden connectar estretament, el que resulta en un rendiment deficient de la bateria.

L'equip d'investigació va dur a terme investigacions sobre la producció de membranes d'electròlits tous per a bateries d'estat sòlid. Després de barrejar un líquid especial que afavoreix el moviment dels ions de liti i l'òxid de silici, es pot formar una pel·lícula de vidre semblant a les lents de contacte suaus. Sempre que es canviï la quantitat d'òxid de silici, es pot ajustar la suavitat.

Aquesta vegada, l'equip d'investigació va reduir a la meitat la quantitat d'òxid de silici contingut a la membrana d'electròlits, convertint-la en un gel. Després es barreja amb la resina que es solidificarà per radiació ultraviolada, i després es pot modelar amb una impressora 3D.

Els experiments han demostrat que convertint l'electròlit, l'òxid de cobalt de liti per a l'elèctrode positiu i el titanat de liti per a l'elèctrode negatiu en materials semblants a gel, només es pot fer una bateria amb una impressora 3D. Es diu que es pot fabricar en unes dues hores.

Reduïu la concentració d'òxid de silici a l'electròlit, convertint l'electròlit en un gel i feu una bateria a través d'una impressora 3D

Es pot produir recobrint el material i irradiant-lo amb raigs ultraviolats, sense escalfar a alta temperatura, la qual cosa pot reduir considerablement el cost de fabricació. L'electròlit flexible no és fàcil de trencar i, fins i tot si el component s'expandeix i es redueix, es pot enganxar suaument.

La bateria produïda en prova es pot carregar i descarregar de manera estable més de 100 vegades. La seguretat també s'ha confirmat per proves de foc, etc. El professor Honma va dir:"Mentre introduïu dades, la mida i la forma es poden canviar a voluntat."

El problema de l'aplicació pràctica és que la conductivitat iònica de l'electròlit no és prou alta. Com que els ions de liti no es poden moure sense problemes, és difícil alliberar una gran energia a l'instant.

L'equip d'investigació ajustarà la composició del material amb l'objectiu de millorar la conductivitat iònica. L'experiment d'utilitzar la bateria desenvolupada per conduir el cotxe ha tingut èxit i la velocitat màxima de l'experiment va arribar als 30 quilòmetres per hora. Els investigadors faran millores repetidament per augmentar la potència de sortida i considerar la instal·lació en vehicles elèctrics purs. També desenvoluparà vigorosament materials càtodics amb alta densitat d'energia.

La primera fase de l'objectiu és aconseguir un ús pràctic en la font d'alimentació de sensors i terminals portàtils.