Elektrodtillverkningsstadier av den utvecklade tekniken. Forskare syntetiserade det aktiva katodmaterialet som en stabil kolloidal lösning av litium-manganförening, optimerade sina reologiska parametrar för bläckstråleutskrift och undersökte de elektrokemiska egenskaperna hos den tryckta elektroden. Det bekräftade möjligheten att använda det föreslagna tillvägagångssättet och den valda sammansättningen av katodmaterialet Credit:Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University
Forskare från Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University (SPbPU) utvecklar en teknik för att skriva ut elektroderna för miniatyrlitiumjonbatterier med en bläckstråleskrivare. Den pågående forskningen kan hjälpa till att skapa strömförsörjning för biosensorer, bärbar elektronik, och andra miniatyrenheter. Resultaten av studien publiceras i en av de ledande vetenskapliga tidskrifterna Energiteknik . Forskningen genomfördes med ekonomiskt stöd från National Technological Initiative center i SPbPU och två ryska vetenskapsstiftelsestipendier.
Li-ion-batterier tillverkade av en konventionell teknik, har en hög energitäthet, vilket betyder att de kan lagra en stor mängd av det i en liten volym. På grund av denna fastighet, de används ofta för miniatyrenheter, som smarta klockor, pennor och så vidare. Nu för tiden, framstegen på det området nådde sin tekniska gräns, och en ytterligare minskning av storleken är utmanande. Därför, tekniktillväxt kräver nya tillvägagångssätt för tillverkning av batterier. Bland andra möjliga lösningar är metoderna som används vid tillverkning av integrerade kretsar, liksom olika tryckmetoder som har en fördel i sin höga prestanda.
För att skriva ut elektroder med de givna egenskaperna, man måste välja syntesförhållandena, sammansättning och viskositet för utskriftslösningen, och utskriftsparametrarna (t.ex. avståndet mellan dropparna och antalet applicerade lager). Det är en utmanande uppgift för specialister från olika vetenskapsområden. Elektroder tillverkade av bläckstråleskrivare, kan inte ge en tillräckligt hög energitäthet jämfört med elektroder producerade med traditionell teknik. Den observerade skillnaden beror på användningen av olika material, liksom parametrarna för de tillverkade elektroderna - aktiv lagertäthet, andelen aktivt material, etc.
Forskare från Peter den store St. Petersburg Polytechnic University utvecklar en teknik för att skriva ut elektroderna för miniatyrlitiumjonbatterier med en bläckstråleskrivare. Upphovsman:Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University
"För att minska skillnaden i energitäthet, vi föreslår att använda lovande föreningar baserade på litium- och manganberikat katodmaterial med ökad kapacitet, sade Maxim Maximov, den ledande forskaren vid "Synthesis of new materials and structures laboratory" vid Advanced Manufacturing Technologies Center vid National Technology Initiative (NTI) vid Peter den stora St. Petersburg Polytechnic University. "Vi visade möjligheten att tillverka elektroder med detta material genom bläckstråleutskrift. Vi har också funnit att energiintensiteten hos materialet i den tryckta elektroden och elektroden gjorda med traditionell teknik ligger nära."
Genom att använda det syntetiserade aktiva katodmaterialet, forskarna förberedde en stabil kolloidal lösning och optimerade dess reologiska parametrar för bläckstråleutskrift. De valde villkoren för att skriva ut elektroder, genomförde en studie av de elektrokemiska egenskaperna hos tryckta elektroder, bekräftar möjligheterna att använda detta tekniska tillvägagångssätt och den valda sammansättningen av katodmaterialet. Snart, forskare planerar att bedriva forskning som kommer att ge ytterligare en ökning av energiintensiteten för de tryckta elektroderna och prototypen för li-ionbatteriet.
