近日，美國杜克大學(xué)與德克薩斯州立大學(xué)的研究人員們開發(fā)出一種幾乎可以3D打印任何形狀的鋰離子電池的新方法
。
背景
鋰離子電池
，是一種充電電池。它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作
。在充放電過程中
，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌
，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極
，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。
電動汽車與大部分的電子設(shè)備
，例如手機(jī)與筆記本電腦
，都是由鋰離子電池供電的。
迄今為止
，制造商們必須根據(jù)市場上可買到的鋰離子電池來設(shè)計他們的設(shè)備
。
創(chuàng)新
然而，科技創(chuàng)新改變了這一現(xiàn)狀
。近日
，美國杜克大學(xué)與德克薩斯州立大學(xué)的研究人員們開發(fā)出一種幾乎可以3D打印任何形狀的鋰離子電池的新方法。
完全通過3D打印的含有鋰離子電池的LED手環(huán)
他們的研究成果發(fā)表在美國化學(xué)會旗下的國際知名期刊《ACS Applied Energy Materials》上
。
技術(shù)
目前
，市場上大多數(shù)的鋰離子電池都是圓柱形或立方體形的。因此
，當(dāng)制造商設(shè)計產(chǎn)品時
，例如設(shè)計一個手機(jī)，必須為電池預(yù)備特定的尺寸與形狀
，這樣會浪費(fèi)空間并使設(shè)計方案受限
。
理論上講，3D打印技術(shù)幾乎能以任何形狀，制造出整個設(shè)備
，包括電池和電子元件結(jié)構(gòu)
。然而，3D打印采用的聚合物
，例如聚乳酸 (PLA)
，并不是離子導(dǎo)體，這成為了打印電池的主要障礙
。 Christopher Reyes
、Benjamin Wiley 及其同事開發(fā)出一種工藝，能通過低成本的3D打印機(jī)來打印鋰離子電池
。
研究人員通過加入電解質(zhì)溶液
，提升了聚乳酸的離子導(dǎo)電性。此外
，他們分別在負(fù)極(Anode)與正極(cathode)摻入了石墨烯和多壁碳納米管
。
價值
為了論證電池的性能，團(tuán)隊3D打印了集成了鋰離子電池的LED手環(huán)
。手環(huán)電池能為一盞綠色LED燈供電達(dá)60秒
。
未來
據(jù)研究人員稱，第一代的3D打印的電池的容量比商用的電池低兩個數(shù)量級
。這種容量太低
，以至于這種3D打印的電池?zé)o法實(shí)際應(yīng)用。然而
，研究人員稱
，他們已經(jīng)有了幾個提升容量的想法，例如通過3D打印的面團(tuán)來取代基于聚乳酸的材料
。
來源(中國能源網(wǎng)) 作者(中國能源網(wǎng))
泰和集團(tuán)(www.chihuo-w.com)