Jepun Menyedari Penggunaan Percetakan 3D Untuk Menghasilkan Bateri Semua keadaan pepejal

Jepun&Profesor Universiti Tohoku #39; Motoge dan pembantu Kobayashi Hiroaki, dan yang lain telah membangunkan teknologi menggunakan pencetak 3D untuk membuat bateri keadaan pepejal. Semasa membuat, gunakan bahan yang boleh menukar kekerasan secara bebas. Ia hanya mengambil masa beberapa jam untuk membuat bateri, dan tidak perlu menjalankan proses suhu tinggi yang diperlukan pada masa lalu. Bateri yang dihasilkan percubaan telah bertahan dalam pelbagai ujian prestasi dan mempunyai prestasi tertentu, yang dijangka menyumbang kepada penggunaan praktikal awal bateri keadaan pepejal.

Elektrolit ialah salah satu komponen utama bateri, biasanya dalam keadaan cecair, tetapi elektrolit bagi bateri keadaan pepejal adalah pepejal, dan risiko kemalangan kebakaran adalah lebih rendah. Satu lagi ciri bateri ini ialah bateri boleh disusun untuk meningkatkan kapasiti penyimpanan per unit volum. Ia amat dinanti-nantikan sebagai bateri generasi baharu yang boleh memanjangkan rangkaian kenderaan elektrik tulen (EV).

Membran elektrolit yang dibangunkan mempunyai fleksibiliti yang sama seperti kanta sentuh lembut

Aliran utama bateri semua keadaan pepejal adalah untuk menekan kuat elektrod dan bahan elektrolit bersama-sama dan memanaskannya hingga ratusan darjah Celsius. Walau bagaimanapun, proses pemanasan memerlukan kos, dan terdapat kes keretakan haba. Pada masa yang sama, terdapat masalah. Oleh kerana elektrolit adalah keras, apabila elektrod positif dan elektrod negatif berulang kali mengembang dan mengecut dengan pengecasan dan nyahcas, kedua-duanya tidak boleh dilekatkan rapat, mengakibatkan prestasi bateri yang lemah.

Pasukan penyelidik menjalankan penyelidikan mengenai penghasilan membran elektrolit lembut untuk bateri semua keadaan pepejal. Selepas mencampurkan cecair khas yang kondusif untuk pergerakan ion litium dan silikon oksida, filem kaca yang serupa dengan kanta sentuh lembut boleh dibentuk. Selagi jumlah silikon oksida ditukar, kelembutan boleh diselaraskan.

Kali ini, pasukan penyelidik mengurangkan jumlah silikon oksida yang terkandung dalam membran elektrolit sebanyak separuh, mengubahnya menjadi gel. Kemudian ia dicampur dengan resin yang akan dipadatkan oleh sinaran ultraviolet, dan kemudian ia boleh dibentuk dengan pencetak 3D.

Eksperimen telah membuktikan bahawa dengan menukar elektrolit, litium kobalt oksida untuk elektrod positif, dan litium titanat untuk elektrod negatif kepada bahan seperti gel, bateri boleh dibuat dengan hanya pencetak 3D. Ia dikatakan boleh dihasilkan dalam masa kira-kira dua jam.

Kurangkan kepekatan silikon oksida dalam elektrolit, tukar elektrolit menjadi gel, dan buat bateri melalui pencetak 3D

Ia boleh dihasilkan dengan menyalut bahan dan menyinarinya dengan sinar ultraungu, tanpa pemanasan suhu tinggi, yang boleh mengurangkan kos pembuatan. Elektrolit fleksibel tidak mudah retak, dan walaupun komponen mengembang dan mengecut, ia boleh dipasang dengan lembut.

Bateri yang dihasilkan percubaan boleh mengecas dan menyahcas secara stabil lebih daripada 100 kali. Keselamatan juga telah disahkan oleh ujian kebakaran dsb. Profesor Honma berkata,"Selagi anda memasukkan data, saiz dan bentuk boleh diubah sesuka hati."

Masalah yang dihadapi oleh aplikasi praktikal ialah kekonduksian ionik elektrolit tidak cukup tinggi. Oleh kerana ion litium tidak boleh bergerak dengan lancar, sukar untuk melepaskan tenaga yang besar serta-merta.

Pasukan penyelidik akan melaraskan komposisi bahan dengan matlamat untuk meningkatkan kekonduksian ion. Percubaan menggunakan bateri yang dibangunkan untuk memandu kereta telah berjaya, dan kelajuan maksimum percubaan mencapai 30 kilometer sejam. Penyelidik akan membuat penambahbaikan berulang kali untuk meningkatkan kuasa keluaran dan mempertimbangkan untuk memasangnya pada kenderaan elektrik tulen. Ia juga akan membangunkan bahan katod dengan ketumpatan tenaga yang tinggi.

Fasa pertama matlamat adalah untuk mencapai penggunaan praktikal dalam bekalan kuasa penderia dan terminal boleh pakai.