Напечатали работающий литий-ионный аккумулятор. Почему это важно! ( 4 фото )

Казалось бы, ерунда какая то, ну что только сейчас не печатают на 3Д-принтерах. Но тут знаковый момент.

Массовое промышленное производство литий-ионных аккумуляторов требует их изготовление в форме цилиндра или прямоугольного параллелепипеда. Такое неэффективное использование пространства и ограничение дизайнерского потенциала возникает из-за необходимости резервировать определённый объём в конструкции гаджетов под будущие элементы питания.

Но как всё изменить?

Итак, учёным из университетов Техаса и Дьюка удалось решить проблему. Бенджамин Уайли и его коллеги разработали метод, который позволяет создавать функционирующие литий-ионные аккумуляторы при помощи технологий 3D-печати. Тут была одна из серьёзных задач, которую было нелегко решить. На 3D-принтере можно напечатать что угодно, в том числе и аккумуляторные компоненты. Проблема заключалась лишь в том, что полимеры, используемые для 3D-печати, имеют низкую проводимость. Поэтому учёные для начала модифицировали материал:


Учёные выбрали недорогой 3D-принтер стоимостью около $250 — он может печатать объекты с помощью послойного наплавления. Это то, что нужно. В результате, в определённой последовательности они использовали графен, полилактид, титанат лития, манганат лития и метал-полимерный композитный филамент. Для начала печатается слой из проводящего графенового филамента, который выступает в качестве токосборника. Уже на нём печатается анод из смеси полилактида, графена и титаната лития. Потом из чистого полилактида печатается камера для электролита. Далее идёт катод из смеси полилактида, манганата лития и углеродных нанотрубок. И на конец, печатается второй токосборник, аналогичный первому.

Что из этого получается?

Например, кольцевидный браслет с изогнутым аккумулятором. У него есть обычный светодиод и на данный момент он может питаться энергией в течение минуты. Не так много, но это начало будущего аккумуляторов. Вы только посмотрите:


Далее идёт куда более интересное устройство. Это солнечные очки с изменяемой прозрачностью. В дужках располагается сам аккумулятор, а передняя панель является жидкокристаллической и в случае подачи энергии — она становится непрозрачной. Сейчас это всего лишь тест, не должно быть всяких игр в этих очках. Факт того, что разработанная технология работает — вот, что важно.


Учёные также отмечают, что ёмкость уникальных батарей в два-три раза ниже, чем у аналогичных стандартных аккумуляторов. Сейчас технология не подойдёт для коммерческого использования, однако исследователи намерены доработать свою технологию. Большая вероятность того, что учёными будет пересмотрен список материалов, которые используются при печати. Это достаточно кропотливая работа, которая вынуждает проводить ещё больше экспериментов.