Batterie agli ioni di litio stampate in 3d in qualsiasi forma

Le batterie agli ioni di litio alimentano tutto, da smartphone e tablet a e-sigarette e auto elettriche. Fino ad ora, i produttori hanno dovuto progettare i propri dispositivi in ​​base alle dimensioni standard delle batterie e limita le opzioni di progettazione e le capacità dei dispositivi dei consumatori. Ma i ricercatori, guidati da Christopher Reyes e Benjamin Wiley, hanno sviluppato un nuovo metodo per stampare le batterie agli ioni di litio in 3D praticamente in qualsiasi forma. Si riportano i loro risultati in ACS Applied Materials Energia.

La maggior parte delle batterie agli ioni di litio sul mercato sono rettangolari o cilindriche. In teoria, le tecnologie di stampa 3D possono stampare un intero dispositivo, compresa la batteria e componenti strutturali ed elettronici, praticamente in qualsiasi forma. Tuttavia, il problema che ha ostacolato le batterie agli ioni di litio stampate in 3D è che i polimeri utilizzati per la stampa 3D, come il poli (acido lattico) (PLA), non sono conduttori ionici. I ricercatori hanno voluto trovare un modo per stampare batterie complete agli ioni di litio utilizzando stampanti 3D FFF (Fused Fabrication Fabrication) a basso costo e ampiamente disponibili.

Al fine di aumentare la conduttività ionica del PLA, i ricercatori hanno infuso il PLA utilizzato nella stampa 3D con una soluzione elettrolitica. Inoltre, hanno incorporato i nanotubi di carbonio grafene o a parete multipla nell’anodo o nel catodo, rispettivamente per aumentare la conduttività elettrica della batteria.

Per dimostrare il potenziale della batteria, i ricercatori hanno stampato in 3D un bracciale a LED con una batteria integrata agli ioni di litio. E la batteria del bangle potrebbe alimentare un LED verde per circa 60 secondi.

Il team nota che la capacità della batteria di stampa 3D di prima generazione è di circa due ordini di grandezza inferiore a quella delle batterie commerciali, che è troppo bassa per l’uso pratico. Il lavoro futuro potrebbe includere lo sviluppo di modi per aumentare la capacità della batteria stampata in 3D, come “la sostituzione di materiali anodici e catodici a base polimerica con paste stampabili in 3D che possono ospitare carichi elevati di materiale attivo e possono essere stampati in tandem con un separatore polimerico e L’uso di nanomateriali alternativi come l’ossido di grafene ridotto può servire sia come riempitivo conduttivo che come materiale attivo, eliminando la necessità sia di un materiale conduttivo inattivo che di un materiale attivo a bassa conduttività.In alternativa, avvolgere i materiali attivi, LTO e LMO , con cariche conduttive prima della miscelazione nel polimero si può migliorare il contatto elettrico con i materiali attivi quando sono presenti a basse concentrazioni nel polimero. Questi risultati dovrebbero andare a vantaggio di coloro che cercano di creare materiali e dispositivi di immagazzinamento dell’energia che possono essere stampati in 3D per creare batterie in forme arbitrarie. ”

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