Yeni yöntem: Hemen hemen her şekle sahip lityum iyon piller basılabilir!
Kılavuz
Son zamanlarda, Duke Üniversitesi ve Texas Eyalet Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, neredeyse her türlü lityum iyon pilleri 3B yazdırabilen yeni bir yöntem geliştirdiler.
arka fon
Lityum iyon pil, şarj edilebilir bir pildir. Çalışmak için pozitif ve negatif elektrotlar arasında hareket etmek için esas olarak lityum iyonlarına dayanır. Şarj etme ve boşaltma işlemi sırasında Li +, iki elektrot arasında ileri ve geri ara katmanlaşır ve deinterkalasyon yapar: şarj sırasında, Li + pozitif elektrottan ayrışır ve elektrolit yoluyla negatif elektrota yerleştirilir ve negatif elektrot, lityum açısından zengin bir durumdadır; deşarj sırasında bunun tersi doğrudur.
Elektrikli arabalar ve cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi çoğu elektronik cihaz, lityum iyon pillerle çalışır.
Nokia cep telefonunun lityum iyon bataryası (Resim kaynağı: Wikipedia)
Nissan Leaf otomobilinin lityum iyon pil paketi (Resim kaynağı: Wikipedia)
Dizüstü bilgisayarlar için lityum iyon piller (Resim kaynağı: Wikipedia)
Şimdiye kadar, üreticiler ekipmanlarını piyasada bulunan lityum iyon pilleri temel alarak tasarlamak zorunda kaldı.
Yenilikçilik
Bununla birlikte, teknolojik yenilik bu statükoyu değiştirdi. Son zamanlarda, Duke Üniversitesi ve Texas Eyalet Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, neredeyse her türlü lityum iyon pilleri 3B yazdırabilen yeni bir yöntem geliştirdiler.
Lityum iyon pil içeren tamamen 3D baskılı LED bilezik (fotoğraf kaynağı: American Chemical Society)
Araştırma sonuçları, American Chemical Society altında uluslararası üne sahip "ACS Applied Energy Materials" dergisinde yayınlandı.
teknoloji
Şu anda piyasadaki çoğu lityum iyon pil silindirik veya kübiktir. Bu nedenle, bir üretici bir cep telefonu tasarlamak gibi bir ürün tasarladığında, batarya için alan israf edecek ve tasarım çözümünü sınırlayacak belirli bir boyut ve şekil hazırlanmalıdır.
Teorik olarak, 3B baskı teknolojisi, pillerin ve elektronik bileşenlerin yapısı dahil olmak üzere neredeyse her şekilde tüm cihazı üretebilir. Bununla birlikte, polilaktik asit (PLA) gibi 3D baskıda kullanılan polimerler iyonik iletkenler değildir ve bu da pilleri yazdırmanın önünde büyük bir engel haline gelmiştir. Christopher Reyes, Benjamin Wiley ve meslektaşları, düşük maliyetli bir 3D yazıcı kullanarak lityum iyon pilleri basmak için bir süreç geliştirdiler.
Araştırmacılar, bir elektrolit çözeltisi ekleyerek polilaktik asidin iyonik iletkenliğini artırdı. Ek olarak, sırasıyla anot ve katotta grafen ve çok duvarlı karbon nanotüpleri dahil ettiler.
(Resim kaynağı: referans [2])
(Resim kaynağı: referans [2])
(Resim kaynağı: referans [2])
değer
Bataryanın performansını göstermek için ekip, bir lityum iyon batarya ile entegre edilmiş bir LED bileziği 3D olarak yazdırdı. Bilezik pili, 60 saniyeye kadar yeşil bir LED ışığa güç verebilir.
gelecek
Araştırmacılara göre, birinci nesil 3D baskılı pillerin kapasitesi, ticari pillerden iki kat daha düşük. Bu kapasite o kadar düşüktür ki, bu 3D baskılı pil pratik olarak kullanılamaz. Bununla birlikte, araştırmacılar, polilaktik asit bazlı malzemeleri 3D baskılı hamurla değiştirmek gibi, kapasiteyi artırmak için halihazırda birkaç fikirleri olduğunu söylediler.
Anahtar kelime
3D baskı, piller, cep telefonları
Referans
[1] https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/presspacs/2018/acs-presspac-october-17-2018/3d-printed-lithium-ion-batteries.html
2 Christopher Reyes, Rita Somogyi, Sibo Niu, Mutya A. Cruz, Feichen Yang, Matthew J. Catenacci, Christopher P. Rhodes, Benjamin J. Wiley. Kaynaştırılmış Filament İmalatı ile Tam Lityum İyon Pilin Üç Boyutlu Baskısı ACS Applied Energy Materials, 2018; DOI: 10.1021 / acsaem.8b00885
