리튬 전지의 차세대를 인쇄하는 3D

개요: 3D 인쇄는 리튬 이온 건전지를 위한 다공성 전극을 제조하기 위하여 이용될 수 있습니다 -- 그러나 제조공정의 본질 때문에, 이 3D에 의하여 인쇄된 전극의 디자인은 다만 약간 가능한 건축술로 제한됩니다. 지금까지, 부가적인 제조를 통해 제일 다공성 전극을 생성한 내부 기하학은 알려지는 무슨이 interdigitated 기하학으로이었습니다 -- 금속 견인삭은 리튬이 2개의 걸쇠로 걸린 손의 손가락 같이, 쌍방 사이에서 왕복하는 상태에서 맞물렸습니다.

리튬 이온 건전지 수용량은, 마이크로 눈금에, 그들의 전극이 숨구멍과 수로를 비치하고 있는 경우에 광대하게 개량될 수 있습니다. 리튬이 위탁하고 출력 도중 건전지를 통해서 능률적으로 수송하 것을 허용하더라도, interdigitated 기하학은 최선 이지 않습니다.

카네기멜론대학교에 기계 공학의 Rahul Panat, 부교수, 및 과학과 기술의 미주리 대학과 협력하여 카네기 Mellon에서 연구원의 팀은 통제되는 유공성으로 3번째 microlattice 구조를 창조하는 3번째 인쇄 건전지 전극의 혁명적인 새로운 방법을 개발했습니다. 3번째 인쇄는 전표 부가적인 제조에서 간행된 종이에서 이 microlattice 구조, 연구원 보여주고, 광대하게 리튬 이온 건전지를 위한 수용량과 책임 출력 비율을 개량합니다.

“리튬 이온 건전지의 경우에, 다공성 건축술을 가진 전극은 높이 수용량을 위탁하기 위하여 지도할 수 있습니다,” Panat를 말합니다. “이것은 그런 건축술이 리튬이 아주 높은 전극 이용으로 이끌어 내기 전극 양을 통해서 관통하기 것을 허용하기, 그로 인하여 고에너지 저장력 때문이고. 정상적인 건전지에서는, 총 전극 양의 30-50%는 미사용 입니다. 우리의 방법은 우리가 또한 건전지 위탁 비율을.” 증가하는, 전체 전극을 통해서 리튬의 능률적인 수송을 허용하는 microlattice 전극 건축술을 창조하는 3D 인쇄을 이용하여 이 문제점을 극복합니다

Panat의 종이에서 선물된 부가적인 제조 방법은 기하학적으로 전기화학 에너지 저장을 위한 3번째 윤곽 낙관으로 3번째 건전지 건축술을 위한 복잡한 기하학 인쇄에 있는 대진전, 뿐 아니라 중요한 단계를 대표합니다. 연구원은 이 기술이 대략 2-3 년에 산업 신청으로 번역하게 준비되어 있을 것이라는 점을 견적합니다.

단단한 구획 (Ag) 전극에 비교되는 경우 특정한 수용량에 있는 4배의 증가 및 면적 수용량에 있는 2 중 증가와 같은 몇몇 방법에 있는 건전지 성과를 개량하는 위하여 리튬 이온 건전지의 전극이 보이는 때 이용되는 microlattice 구조 (Ag). 게다가, 전극은 그들의 기계적인 강건함을 설명하는 40개의 전기화학 주기 후에 그들의 복잡한 3D 살창 구조를 유지했습니다. 건전지에는, 광대하게 감소된 무게 이렇게 동일한 무게를 위한 고용량이 또는 번갈아, 동일한 수용량을 위한 있을 수 있습니다 -- 수송 신청을 위한 주요 속성은인지 어느 것.

카네기 Mellon 연구원은 연무질 제트기 3번째 인쇄 시스템의 기존하는 기능을 레버리지를 도입하고 있는 동안 그들의 자신의 3번째 인쇄 다공성 microlattice 건축술을 창조하기 위하여 방법을 개발했습니다. 연무질 제트기 체계는 또한 연구원이 카네기멜론대학교의 올해 초에 설계의 대학에 배치된 마이크로 눈금에 평면 감지기 및 다른 전자공학을 인쇄하는 것을 허용합니다.

지금까지, 3번째 인쇄된 건전지 노력은 물자의 철사가 분사구에서 내밀리는 지속적인 구조를 창조하는 밀어남 근거한 인쇄로, 제한되었습니다. Interdigitated 구조는 이 방법을 사용하여 가능했습니다. 방법이 Panat의 실험실에서 개발된 상태에서, 연구원은 3차원 구조로 급속하게 개인적인 작은 물방울을 하나씩 차례로 조립해서 3번째 인쇄에 능력 있습니다 건전지 전극. 유래 구조에는 전형적인 밀어남 방법을 사용하여 날조하게 불가능한 복잡한 기하학이 있습니다.

“이 작은 물방울이 서로에서 분리되기 때문에, 우리는 이 새로운 복잡한 기하학을 창조해서 좋습니다,” Panat를 말합니다. “이것이 물자의 단 하나 시내인 경우에, 밀어남 인쇄의 경우에 이다 것과 같이, 우리가 그(것)들을 만들 수 없을 것입니다. 이것은 새로운 것입니다. 나는 복잡한 구조의 이 종류를 창조하기 위하여 누군가가 지금까지 3번째 인쇄를.” 이용했다는 것을 믿지 않습니다

이 혁명적인 방법은 소비자 전자공학, 의료 기기 기업, 뿐 아니라 항공 우주 신청을 위해 아주 중요할 것입니다. 이 연구는 소형화된 건전지가 요구되는 생물 의학 전자 장치도 잘 통합할 것입니다. 비 생물학 전자 마이크로 장치는 또한 이 일로부터 혜택을 받을 것입니다. 그리고 더 큰 가늠자에, 전자 장치, 작은 무인비행기 및 항공 우주 신청 그들자신은, 이 방법을 사용하여 인쇄된 건전지의 낮은 무게 그리고 고용량 때문에 이 기술을 또한 사용할 수 있습니다.

TAC 건전지 지원 원통 모양 중합체 리튬 및 lifepo4 전지 및 팩의 각종 리튬 이온 건전지 포함