پرینت 3-بعدی باطری لیتیوم-یونی
Three-Dimensional Printing of a Complete Lithium Ion Battery with Fused Filament Fabrication (September 18, 2018)
خودروهای الکتریکی و عمده ادوات الکترونیکی مانند موبایل و لپتاپ، از باطری‌های لیتیوم-یونی برای تأمین برق خود استفاده می‌کنند. تا کنون، محققین و تولید کننده‌ها ناگزیر بوده‌اند که باطری‌های خود را به شکل و اندازه‌ای که مطابق با باطری‌های تجاری است، بسازند. اما اکنون محققین توانسته‌اند یکه روش جدید را برای پرینت 3-بعدی باطری‌های لیتیومی ابداع کنند که می‌تواند این باطری‌های پرکاربرد را با هر شکلی تولید کند.
بیشتر باطری‌های لیتیوم-یونی موجود در بازار به شکل استوانه یا مستطیل هستند. در نتیجه، زمانی که یک تولید کننده، محصولی مانند تلفن همراه را تولید می‌کند، بایستی باطری خود را با شکل و اندازه‌ای متفاوت از ایده نهایی خود بسازد که موجب می‌شود فضای خالی ایجاد شود و گزینه‌های مربوط به طراحی آن دستگاه، محدود خواهد شد. از نظر تئوری، فناوری‌های پرینت 3-بعدی بایستی بتوانند یک ابزار کامل را تولید کنند که شامل باطری یا قطعات ساختاری و الکترونیکی می‌شود. با این حال، پلیمرهای مورد استفاده برای پرینت 3-بعدی، مانند پلی لاکتیک اسید، رسانای یونی نیستند که موجب می‌شود مشکلاتی جدی در پرینت کردن باطری‌ها ایجاد شود. در نتیجه، محققین در ابتدا رسانایی یونی پلیمر پلی لاکتیک اسید را از طریق فرایند نفوذ الکترولیت، افزایش دادند. همچنین، از طریق افزودن گرافن و نانولوله‌های کربنی، به ترتیب به آند و کاتد، رسانایی الکتریکی باطری را بالا بردند. به منظور نمایش عملکرد این نوع باطری، محققین باطری لیتیوم-یونی خود را بر روی یک دستبند LED پرینت کردند. این باطری که به شکل دستبند ساخته شده است توانست لامپ LED را به مدت 60 ثانیه روشن نگه دارد. اما کماکان، ظرفیت این نسل اول باطری تولید شده از طریق پرینت 3-بعدی تقریبا دو برابر کم‌تر از باطری‌های تجاری است که موجب می‌شود امکان استفاده از آن در کاربردهای عملی محدود گردد. با این حال، محققین بر این باورند که ایده‌هایشان برای اصلاح این فرایند، می‌تواند ظرفیت این باطری‌های نسل جدید را افزایش دهد. نتایج این پژوهش بسیار مهم در مجله معتبر ACS Applied Energy Materials منتشر شده است.
گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes)
