Japán felismeri a 3D nyomtatás használatát az összes -szilárdtest-akkumulátor gyártásához
A Tohoku Egyetem professzora, Honma és asszisztens, Kobayashi Hiroaki és mások kifejlesztették azt a technológiát, amellyel minden -szilárdtest-akkumulátort 3D nyomtatókkal készíthetnek. Használjon olyan anyagokat, amelyek szabadon változtathatják a keménységet a készítés során. Az akkumulátorok néhány óra alatt elkészíthetők a korábban szükséges-magas hőmérsékletű eljárások nélkül. A próba-akkumulátor kiállta a különféle teljesítményteszteket, és rendelkezik bizonyos teljesítménnyel, ami várhatóan hozzájárul az összes -szilárdtest-akkumulátor korai gyakorlati alkalmazásához.
Az elektrolit az akkumulátor egyik fontos összetevője, és általában folyékony halmazállapotú, de a teljesen{0}}szilárd állapotú-akkumulátor elektrolitja szilárd, és a tűzbalesetek kockázata kicsi. Az ilyen típusú akkumulátorok másik jellemzője, hogy az akkumulátorok egymásra helyezésével növelheti az egységnyi térfogatra jutó tárolókapacitást. Nagyon várják, mint egy következő-generációs akkumulátor, amely kiterjesztheti a tisztán elektromos járművek (EV-k) hatótávolságát.
A kifejlesztett elektrolit membrán ugyanolyan puha, mint egy lágy kontaktlencse (a kép a Kitto Egyetem jóvoltából, Japán)
Az összes -szilárdtest-akkumulátor fő áramköre az elektródák és az elektrolit anyagok erős nyomása, és több száz Celsius-fokra való felmelegítése. A fűtési folyamat azonban költséges, és előfordulhat termikus repedés is. Ugyanakkor továbbra is fennáll a probléma. Az elektrolit keménysége miatt, amikor a pozitív és a negatív elektróda ismételten kitágul és összehúzódik a töltés és kisütés során, a kettőt nem lehet szorosan összekapcsolni, ami az akkumulátor teljesítményének romlását eredményezi.
A kutatócsoport az összes -szilárdtest-akkumulátorhoz használható rugalmas elektrolit membránok gyártásával foglalkozott. Ha egy speciális, a lítium-ionok mozgását elősegítő folyadékot szilícium-oxiddal keverünk össze, lágy kontaktlencséhez hasonló üvegfilm képződhet. A puhaság egyszerűen a szilícium-dioxid mennyiségének változtatásával állítható.
Ezúttal a kutatócsoport felére csökkentette az elektrolit membránban található szilícium-oxid mennyiségét, így az elektrolit membránban gélszerűvé- hasonlított. Ezután gyantával keverik össze, amely ultraibolya fény hatására megszilárdul, és 3D nyomtatóval formázható.
Csökkentse a szilícium-oxid koncentrációját az elektrolitban, hogy az elektrolit gél{0}}szerű legyen, és gyártsa le az akkumulátort 3D nyomtatóval (a kép a Tohoku Egyetem jóvoltából, Japán)
Kísérletek igazolták, hogy az elektrolit, a pozitív elektróda lítium-kobalt-oxidja, a negatív elektród esetében a lítium-titanát stb. gélszerű anyagokká történő cseréje révén az akkumulátor önmagában is elkészíthető 3D nyomtatóval. Állítólag körülbelül két óra alatt előállítható.
Elkészíthető az anyag egyszerű bevonásával és ultraibolya sugárzással történő besugárzásával magas hőmérsékleten történő melegítés nélkül, ami nagymértékben csökkentheti a gyártási költségeket. A rugalmas elektrolit kevésbé hajlamos a repedésre, és lágyan illeszkedik még akkor is, amikor az elem kitágul és összehúzódik.
The trial-produced battery can be stably charged and discharged for more than 100 times. Safety has also been confirmed by fire tests, etc. Professor Honma said, "As long as the data is input, the size and shape can be changed at will."
A gyakorlati alkalmazás során az a probléma, hogy az elektrolit ionvezető képessége nem elég magas. Mivel a lítium-ionok nem tudnak zökkenőmentesen mozogni, nehéz hatalmas mennyiségű energiát felszabadítani egy pillanat alatt.
A kutatócsoport módosítani fogja az anyag összetételét az ionvezetőképesség javítása érdekében. A kifejlesztett akkumulátoros{0}}autóval végzett kísérletek sikeresek voltak, elérve a 30 kilométeres óránkénti végsebességet. A kutatók ismétlődő fejlesztéseket hajtanak végre a kimeneti teljesítmény növelése érdekében, és fontolóra veszik a tisztán elektromos járművekbe való beépítését. Erőteljesen fejlesztjük a nagy energiasűrűségű katódanyagokat is.
Az első szakasz célja a gyakorlati alkalmazás megvalósítása az érzékelők és a hordható terminálok tápellátásában.
