Κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης

2 εβδομάδες ago
61 Views

Τα ηλεκτρικά οχήματα και οι περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές, όπως τα κινητά τηλέφωνα και οι φορητοί υπολογιστές, τροφοδοτούνται από μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Μέχρι τώρα, οι κατασκευαστές αναγκάζονται να σχεδιάσουν τις συσκευές τους ανάλογα με το μέγεθος και το σχήμα των εμπορικά διαθέσιμων μπαταριών. Ωστόσο στην παρούσα φάση μία ομάδα ερευνητών έχουν αναπτύξει μια νέα μέθοδο για την κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης (αγγλικά: 3D printing) σχεδόν σε οποιοδήποτε σχήμα επιθυμούν.

Οι περισσότερες μπαταρίες ιόντων λιθίου στην αγορά διατίθενται σε κυλινδρικά ή ορθογώνια σχήματα. Επομένως, όταν ένας κατασκευαστής σχεδιάζει ένα προϊόν – όπως ένα κινητό τηλέφωνο – πρέπει να αφιερώσει ένα συγκεκριμένο μέγεθος και σχήμα για τη μπαταρία εντός της συσκευής, πράγμα που σημαίνει πως ορισμένες φορές αναγκάζουν τους δημιουργούς των συσκευών να αλλάξουν τα σχέδια του προϊόντος λόγω περιορισμού στις επιλογές σχεδίασης.

Σε θεωρητικό και πρακτικό επίπεδο, η τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης (3D printing) έχει την ικανότητα να κατασκευάσει ολόκληρη τη συσκευή, συμπεριλαμβανομένης της μπαταρίας και των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, σε σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα. Ωστόσο, τα πολυμερή που χρησιμοποιούνται για την 3D εκτύπωση , όπως lactic acid και το PLA) δεν είναι ιοντικοί αγωγοί, δημιουργώντας ένα σημαντικό εμπόδιο για την εκτύπωση των κατάλληλων συσσωρευτών.

Οι επιστήμονες Christopher Reyes, Benjamin Wiley και οι συνάδελφοί τους ήθελαν να αναπτύξουν μια διαδικασία εκτύπωσης που θα συμπεριλαμβάνει όλη τη διαδικασία ανάπτυξης και κατασκευής των μπαταριών ιόντων λιθίου με φθηνό 3D εκτυπωτή που όμως το μηχάνημα έχει υποστεί προηγουμένως κάποιες τροποποιήσεις για την ασφάλεια των κατασκευαστών και την αποφυγή ατυχημάτων.

Οι ερευνητές αύξησαν την ιοντική αγωγιμότητα του PLA με διάλυμα ηλεκτρολύτη. Επιπλέον, προωθούν την ηλεκτρική αγωγιμότητα της μπαταρίας ενσωματώνοντας γρανένιο και νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων στην άνοδο ή στην κάθοδο, αντίστοιχα.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, το μέγεθος της πρώτης γενιάς τρισδιάστατης εκτυπωμένης μπαταρίας ιόντων λιθίου είναι περίπου δύο φορές μικρότερη από εκείνες τις αντίστοιχες που κυκλοφορούν στο εμπόριο, κάτι που αντικειμενικά θα βοηθήσει τους κατασκευαστές ηλεκτρικών συσκευών στο έπακρο, πράγμα που δεν συνέβαινε κατά το παρελθόν για όλους τους προαναφερόμενους λόγους που εξηγήθηκε παραπάνω.

Επιπρόσθετα, επισημαίνουν πως έχουν στο μυαλό τους πολλές υλοποιήσιμες ιδέες που θα τις εφαρμόσουν κάποια στιγμή στο μέλλον για την αύξηση της παραγωγικής ικανότητας των μπαταριών, που μεταφράζεται σε περαιτέρω δύναμη και διάρκεια ζωής.

Comments

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *