Technologia druku 3D w służbie akumulatorom

Fot. Pixabay CC0

Opracowana przez inżynierów z Carnegie Mellon University metoda druku 3D może doprowadzić do znacznie lepszej wydajności i szybkości ładowania akumulatorów litowo-jonowych.

Pojemność akumulatora zależy od budowy jego elektrod. Jeśli mają one pory i kanały, można ją wydajnie zwiększyć. Najlepszym znanym do tej pory sposobem budowy elektrod była tzw. geometria splątana, polegająca ona na tym, że metalowe zęby zazębiają się jeden o drugi, a lit porusza się między nimi. Dzięki temu jony mogą przenosić się wydajnie podczas ładowania i rozładowywania. Nie jest to jednak optymalny sposób.

Zespół naukowców z Carnegie Mellon University z Rahulem Panat, profesorem inżynierii mechanicznej, na czele wymyślił nową metodę wytwarzania elektrod akumulatorowych za pomocą druku 3D w aerozolu. Profesor Panat wyjaśnia, w jaki sposób może się ona przyczynić do poprawy wydajności: "Dzieje się tak dlatego, że taka geometria umożliwia przenikanie litu przez całą objętość elektrody, co prowadzi do bardzo wysokiego jej wykorzystania, a tym samym większej zdolności magazynowania energii."

Jaką rolę odgrywa w tej technologii druk 3D? Umożliwia on tworzenie elektrod mikrokanalizacyjnych, dzięki którym jony litu mogą być efektywnie transportowane przez całą elektrodę. Tymczasem w tych zwykłych od 30 do 50 % całkowitej objętości pozostaje niewykorzystane.

Wspomniani inżynierowi opracowali nową metodę tworzenia porowatych elektrod przy pomocy systemu druku 3D Aerosol Jet. Polega ona na tym, że elektrody są drukowane poprzez szybki montaż pojedynczych kropelek jedna po drugiej w struktury trójwymiarowe. Dzięki temu powstają struktury, które nie byłyby niemożliwe do wytworzenia przy użyciu typowych metod.

Opracowana przez nich metoda jest bardzo ważna dla elektroniki użytkowej, przemysłu urządzeń medycznych, a także lotnictwa. Szacuje się, że w ciągu paru lat znajdzie ona zastosowanie w przemyśle.

(KB)