Naukowcy odkrywają drukowanie 3D wbudowanych akumulatorów PLA z wykorzystaniem modelowania z osadzaniem w technologii Fused

Podczas gdy wszyscy polegamy na wielu różnych źródłach energii, aby przetrwać cały dzień, aby zaspokoić nasze zapotrzebowanie na energię mobilną, dlatego baterie są wielkim przemysłem. Naukowcy wciąż szukają sposobów na udoskonalenie ich w celu usprawnienia ich użycia.

W "Trójwymiarowym drukowaniu kompletnego akumulatora litowo-jonowego z użyciem zespolonego włókna", amerykańscy naukowcy badają sposoby dostosowania tych mniejszych źródła energii, a także ich wbudowywanie w komponenty. Podkreślają, że wiele pracy wykonano wcześniej z akumulatorami, oferując wszystko, od baterii do malowania natryskowego po rozciągliwe baterie. W związku z drukowaniem 3D badacze eksperymentowali z wytwarzaniem elektrod drukowanych atramentem, jak również tych wykonanych z grafenu. Celem jest usunięcie obecnych ograniczeń powodowanych przez konwencjonalne kształty.

"Mimo że ostatnio osiągnięto wiele postępów w tworzeniu niekonwencjonalnych form baterii, większość prototypowych metod produkcji ogranicza się do zakrzywionych lub płaskich powierzchni". - stwierdza zespół w swojej pracy.

Podczas eksplorowania druku 3D za pomocą elektroniki zespół podkreśla, że ​​jest to obszar robiący ogromne postępy, ale akumulatory są zawsze oddzielnym ilorazem. Kluczem jest drukowanie wszystkiego na raz - łącznie z wszystkimi następującymi dla baterii:

Korzystając z taniej drukarki 3D FFF i PLA jako materiału, naukowcy zmierzyli wielkość obrzęku spowodowanego PLA według dziewięciu rozpuszczalników, których używały, wraz z rosnącymi poziomami mocy przewodzącej, ilością poprawy i retencji w przewodnictwie PLA po infuzji litu, i badali wpływ przewodzącego wypełniacza węglowego na wydajność.

"Postawiliśmy hipotezę, że PLA można przekształcić w matrycę przewodzącą jony przez spęcznienie polimeru płynnymi elektrolitami, umożliwiając w ten sposób druk 3D baterii litowo-jonowej" - stwierdzili badacze.

Udało im się zwiększyć przewodnictwo materiału w znacznym stopniu i były w stanie wyprodukować baterie, które wytrzymywały 100 cykli, ale wykazały niską pojemność ze względu na duże wymagane ilości PLA.

"Niemniej jednak, wykorzystaliśmy te nowe włókna kompozytowe, aby wykazać, że pełny 3D pri LIB można wykonać jednym drukiem bez konieczności montażu, a zintegrowane baterie z nadrukiem 3D można wykorzystać do zasilania urządzeń elektronicznych, takich jak drukowane na 3D okulary przeciwsłoneczne LCD i bransoletka LED "- stwierdzają naukowcy.

Zespół odkrył, ile przewodziwypełniacz, który mogliby dodać do PLA w celu uzyskania skutecznej mocy baterii i stwierdzili, że wydajność wzrosła, ponieważ "stosunek materiału czynnego do przewodzącego się zmniejszył."

Stworzyli wydrukowaną pełną komórkę ze wszystkimi komponentami wewnątrz celi na monety :

"Wszystkie wydrukowane anody, katody i separatory miały średnicę 16 mm i grubość 150 μm, a przed montażem były naparzane 1 M LiClO4 w 50/50 obj. EMC / PLA. Do drukowania 3D kolektorów prądu wykorzystano włókno elektryfikatu, ponieważ ma on najwyższą przewodność wszystkich dostępnych na rynku włókien przewodzących. Do drukowania separatorów użyto czystej PLA. "

Zespół wydrukował również dwa różne urządzenia do noszenia z wbudowanymi bateriami - parę okularów i bransoletkę, demonstrując, że możliwe jest tworzenie funkcjonalnych obiektów, które działa na stabilnej mocy.

"Te wyniki powinny przynieść korzyści osobom pragnącym stworzyć materiały i urządzenia do magazynowania energii, które można drukować w 3D, aby tworzyć baterie w dowolnych kształtach" - podsumowują naukowcy.