Japani ymmärtää käyttävänsä 3D-tulostusta kaikkien -solid state -akkujen-valmistukseen
Tohoku-yliopiston professori Honma ja assistentti Kobayashi Hiroaki ja muut ovat kehittäneet teknologian kaikkien -solid state -akkujen-valmistukseen 3D-tulostimilla. Käytä käsityössä materiaaleja, jotka voivat vapaasti muuttaa kovuutta. Paristot voidaan valmistaa muutamassa tunnissa ilman aiemmin vaadittuja korkean lämpötilan-prosesseja. Kokeilu-tuotettu akku on kestänyt useita suorituskykytestejä ja sillä on tietty suorituskyky, minkä odotetaan myötävaikuttavan kaikkien -solid state -akkujen-varhaiseen käytännön käyttöön.
Elektrolyytti on yksi akun tärkeimmistä osista ja se on yleensä nestemäisessä tilassa, mutta täysin{0}}kiinteässä-jossa olevan akun elektrolyytti on kiinteää, ja tulipalon riski on pieni. Toinen tämäntyyppisten akkujen ominaisuus on, että se voi lisätä tallennuskapasiteettia tilavuusyksikköä kohti pinoamalla akkuja. Sitä odotetaan erittäin odotetuksi seuraavan-sukupolven akuna, joka voi laajentaa puhtaasti sähköajoneuvojen (EV) ajomatkaa.
Kehitetty elektrolyyttikalvo on yhtä pehmeä kuin pehmeä piilolinssi (kuva Kitto University, Japani)
Kaikkien -kiinteän olomuotoisten-paristojen päävirta on puristaa elektrodeja ja elektrolyyttimateriaaleja voimakkaasti ja lämmittää ne satoihin celsiusasteisiin. Lämmitysprosessi on kuitenkin kallis, ja tapaus on lämpöhalkeilu. Samaan aikaan on edelleen ongelma. Elektrolyytin kovuudesta johtuen, kun positiivinen elektrodi ja negatiivinen elektrodi laajenevat ja supistuvat toistuvasti latauksen ja purkauksen aikana, niitä ei voida kiinnittää tiiviisti, mikä johtaa huonoon akun suorituskykyyn.
Tutkimusryhmä suoritti tutkimusta joustavien elektrolyyttikalvojen valmistuksesta kaikille -kiinteän olomuodon-akuille. Kun litiumionien liikkumista helpottava erikoisneste sekoitetaan piioksidin kanssa, voi muodostua pehmeän piilolinssin kaltainen lasikalvo. Pehmeyttä voidaan säätää yksinkertaisesti muuttamalla piidioksidin määrää.
Tällä kertaa tutkimusryhmä puolitti elektrolyyttikalvossa olevan piioksidin määrän, mikä teki siitä geelimäisen-. Se sekoitetaan sitten hartsiin, joka jähmettyy ultraviolettivalolle altistuessaan, ja se voidaan muotoilla 3D-tulostimella.
Vähennä piioksidin pitoisuutta elektrolyytissä, jotta elektrolyyttigeeli{0}}muistuisi, ja valmista akku 3D-tulostimella (kuva Tohoku University, Japani)
Kokeet ovat vahvistaneet, että muuttamalla elektrolyytti, litiumkobolttioksidi positiivisessa elektrodissa, litiumtitanaatti negatiivisessa elektrodissa jne. geelin kaltaisiksi materiaaleiksi, akku voidaan valmistaa pelkällä 3D-tulostimella. Sen sanotaan valmistuvan noin kahdessa tunnissa.
Se voidaan valmistaa yksinkertaisesti pinnoittamalla materiaali ja säteilyttämällä sitä ultraviolettisäteillä ilman kuumennusta korkeassa lämpötilassa, mikä voi vähentää huomattavasti valmistuskustannuksia. Joustava elektrolyytti on vähemmän altis halkeilulle ja sopii pehmeästi, vaikka osa laajenee ja supistuu.
The trial-produced battery can be stably charged and discharged for more than 100 times. Safety has also been confirmed by fire tests, etc. Professor Honma said, "As long as the data is input, the size and shape can be changed at will."
Käytännön ongelmana on, että elektrolyytin ioninjohtavuus ei ole tarpeeksi korkea. Koska litiumionit eivät voi liikkua tasaisesti, on vaikea vapauttaa valtavia määriä energiaa hetkessä.
Tutkimusryhmä säätää materiaalin koostumusta ioninjohtavuuden parantamiseksi. Kokeilut kehitetyllä akkukäyttöisellä-autolla ovat onnistuneet, ja niiden huippunopeus on 30 kilometriä tunnissa. Tutkijat tekevät iteratiivisia parannuksia lisätäkseen lähtötehoa ja harkitsevat sen asentamista puhtaisiin sähköajoneuvoihin. Kehitämme myös voimakkaasti katodimateriaaleja, joilla on korkea energiatiheys.
Ensimmäisen vaiheen tavoitteena on toteuttaa käytännön sovellus anturien ja puettavien päätteiden tehonsyötössä.
