Il Giappone realizza l'uso della stampa 3D per produrre tutte le-batterie a stato solido-
Il professore della Tohoku University Honma e l'assistente Kobayashi Hiroaki e altri hanno sviluppato la tecnologia per realizzare tutte le-batterie a stato solido-con stampanti 3D. Usa materiali che possono cambiare liberamente la durezza durante la lavorazione. Le batterie possono essere prodotte in poche ore senza i processi ad alta-temperatura richiesti in passato. La batteria prodotta{4}}di prova ha resistito a vari test sulle prestazioni e ha determinate prestazioni, che dovrebbero contribuire all'applicazione pratica precoce di tutte le-batterie allo stato solido-.
L'elettrolito è uno dei componenti importanti della batteria e di solito è allo stato liquido, ma l'elettrolito di una batteria completamente-a stato solido-è solido e il rischio di incendi è minimo. Un'altra caratteristica di questo tipo di batteria è che può aumentare la capacità di accumulo per unità di volume impilando le batterie. È molto attesa come batteria di prossima-generazione in grado di estendere l'autonomia di crociera dei veicoli elettrici puri (EV).
La membrana elettrolitica sviluppata ha la stessa morbidezza di una lente a contatto morbida (immagine per gentile concessione dell'Università di Kitto, Giappone)
La corrente principale di tutte le-batterie{1}}a stato solido consiste nel premere con forza gli elettrodi e i materiali elettrolitici e riscaldarli a centinaia di gradi Celsius. Tuttavia, il processo di riscaldamento è costoso e si verifica un caso di cracking termico. Allo stesso tempo, c'è ancora un problema. A causa della durezza dell'elettrolita, quando l'elettrodo positivo e l'elettrodo negativo si espandono e si contraggono ripetutamente durante la carica e la scarica, i due non possono essere collegati strettamente, con conseguente scarso rendimento della batteria.
Il team di ricerca ha svolto ricerche sulla fabbricazione di membrane elettrolitiche flessibili per tutte le-batterie a stato solido-. Quando un liquido speciale che facilita il movimento degli ioni di litio viene miscelato con ossido di silicio, si può formare una pellicola di vetro simile a una lente a contatto morbida. La morbidezza può essere regolata semplicemente cambiando la quantità di silice.
Questa volta, il team di ricerca ha dimezzato la quantità di ossido di silicio contenuto nella membrana dell'elettrolita, rendendola simile a un gel-. Viene quindi miscelato con una resina che si solidifica se esposta alla luce ultravioletta e può essere modellata utilizzando una stampante 3D.
Riduci la concentrazione di ossido di silicio nell'elettrolita per rendere l'elettrolito simile a un gel-e crea la batteria tramite una stampante 3D (immagine per gentile concessione dell'Università di Tohoku, Giappone)
Gli esperimenti hanno confermato che cambiando l'elettrolita, l'ossido di cobalto di litio per l'elettrodo positivo, il titanato di litio per l'elettrodo negativo, ecc. in materiali simili al gel-, la batteria può essere prodotta da una sola stampante 3D. Si dice che possa essere prodotto in circa due ore.
Può essere realizzato semplicemente rivestendo il materiale e irradiandolo con raggi ultravioletti senza riscaldarlo ad alta temperatura, il che può ridurre notevolmente i costi di produzione. L'elettrolita flessibile è meno soggetto a screpolature e si adatta dolcemente anche quando l'elemento si espande e si contrae.
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."
Il problema che deve affrontare l'applicazione pratica è che la conduttività ionica dell'elettrolita non è sufficientemente elevata. Poiché gli ioni di litio non possono muoversi agevolmente, è difficile rilasciare enormi quantità di energia in un istante.
Il team di ricerca regolerà la composizione del materiale con l'obiettivo di migliorare la conduttività ionica. Gli esperimenti con l'auto a batteria sviluppata{0}}hanno avuto successo, raggiungendo una velocità massima di 30 chilometri all'ora. I ricercatori apporteranno miglioramenti iterativi per aumentare la potenza di uscita e prenderanno in considerazione l'installazione su veicoli elettrici puri. Inoltre, svilupperemo vigorosamente materiali catodici ad alta densità di energia.
L'obiettivo della prima fase è realizzare applicazioni pratiche nell'alimentazione di sensori e terminali indossabili.
