Japonia zdaje sobie sprawę z zastosowania druku 3D do produkcji baterii półprzewodnikowych

Profesor Motoge z Uniwersytetu Tohoku w Japonii', asystent Kobayashi Hiroaki i inni opracowali technologię wykorzystania drukarki 3D do produkcji całkowicie półprzewodnikowych baterii. Przy wykonywaniu używaj materiałów, które mogą dowolnie zmieniać twardość. Wyprodukowanie baterii zajmuje tylko kilka godzin i nie ma potrzeby przeprowadzania procesu wysokotemperaturowego, który był wymagany w przeszłości. Wyprodukowana próbna bateria przeszła różne testy wydajności i ma pewną wydajność, która ma przyczynić się do wczesnego praktycznego zastosowania baterii półprzewodnikowych.

Elektrolit jest jednym z głównych składników akumulatora, zwykle w stanie ciekłym, ale elektrolit w akumulatorze całkowicie stałym jest w stanie stałym i istnieje mniejsze ryzyko pożaru. Inną cechą tej baterii jest to, że można ją układać w stos, aby zwiększyć pojemność pamięci na jednostkę objętości. Jest bardzo oczekiwany jako akumulator nowej generacji, który może rozszerzyć zasięg pojazdów wyłącznie elektrycznych (EV).

Opracowana membrana elektrolityczna ma taką samą elastyczność jak miękkie soczewki kontaktowe

Głównym nurtem akumulatorów półprzewodnikowych jest silne dociskanie do siebie elektrod i materiałów elektrolitycznych oraz podgrzewanie ich do setek stopni Celsjusza. Jednak proces ogrzewania jest kosztowny i zdarzają się przypadki pękania termicznego. Jednocześnie pojawia się problem. Ponieważ elektrolit jest twardy, gdy elektroda dodatnia i elektroda ujemna wielokrotnie rozszerzają się i kurczą podczas ładowania i rozładowywania, nie można ich ściśle połączyć, co powoduje słabą wydajność akumulatora.

Zespół badawczy prowadził badania nad produkcją miękkich membran elektrolitycznych do akumulatorów całkowicie półprzewodnikowych. Po zmieszaniu specjalnego płynu, który sprzyja ruchowi jonów litu i tlenku krzemu, może powstać szklany film podobny do miękkich soczewek kontaktowych. Dopóki zmienia się ilość tlenku krzemu, można regulować miękkość.

Tym razem zespół badawczy zmniejszył o połowę ilość tlenku krzemu zawartego w membranie elektrolitycznej, zamieniając ją w żel. Następnie jest mieszany z żywicą, która utrwala się promieniowaniem ultrafioletowym, a następnie może być formowany za pomocą drukarki 3D.

Eksperymenty dowiodły, że przekształcając elektrolit, tlenek litowo-kobaltowy dla elektrody dodatniej i tytanian litu dla elektrody ujemnej w materiały żelowe, baterię można wyprodukować tylko za pomocą drukarki 3D. Mówi się, że można go wyprodukować w około dwie godziny.

Zmniejsz stężenie tlenku krzemu w elektrolicie, zamieniając elektrolit w żel i wykonaj baterię przez drukarkę 3D

Można go wytwarzać przez powlekanie materiału i naświetlanie go promieniami ultrafioletowymi, bez ogrzewania w wysokiej temperaturze, co może znacznie obniżyć koszty produkcji. Elastyczny elektrolit nie jest łatwy do pęknięcia, a nawet jeśli składnik rozszerza się i kurczy, można go delikatnie przymocować.

Wyprodukowany na próbę akumulator może stabilnie ładować i rozładowywać się ponad 100 razy. Bezpieczeństwo zostało również potwierdzone przez testy ogniowe itp. Profesor Honma powiedział: &: „Dopóki wprowadzasz dane, rozmiar i kształt można dowolnie zmieniać.&cytat;

Problem w praktycznym zastosowaniu polega na tym, że przewodnictwo jonowe elektrolitu nie jest wystarczająco wysokie. Ponieważ jony litu nie mogą się płynnie poruszać, trudno jest natychmiast uwolnić ogromną energię.

Zespół badawczy dostosuje skład materiału w celu poprawy przewodnictwa jonów. Eksperyment z wykorzystaniem opracowanej baterii do napędu samochodu zakończył się sukcesem, a maksymalna prędkość eksperymentu osiągnęła 30 kilometrów na godzinę. Naukowcy będą wielokrotnie wprowadzać ulepszenia, aby zwiększyć moc wyjściową i rozważyć zainstalowanie go w pojazdach wyłącznie elektrycznych. Będzie również energicznie rozwijać materiały katodowe o wysokiej gęstości energii.

Pierwsza faza celu polega na osiągnięciu praktycznego zastosowania w zasilaniu czujników i terminali do noszenia.