Аккумулятор методом 3D печати

Новая технология позволяет напечатать батарейку минимального размера и произвольной формы практически на любой поверхности. Это большой прорыв в развитии гибких и компактных устройств, а в частности - в области носимой электроники. Громоздкие, тяжелые аккумуляторы постепенно уходят в прошлое. Кажется, перечень предметов, которые можно создавать при помощи трехмерной печати, уже становится объемнее списка того, что пока еще не печаталось.

Литий-ионные аккумуляторы являются одними из самых популярных на рынке потребительской электроники благодаря длительным срокам службы, относительно высокой энергетической плотности и минимальным потерям заряда при неиспользовании. Типичная батарея состоит из нескольких слоев электродов, отделяемых защитными мембранами от электролита. Жидкий электролит горюч и может вытекать в случае плохой герметичности, этот опасный фактор предъявляет особые, достаточно строгие требования к конструкции корпуса и накладывает ограничения на размер и форму батареи.

Новая батарейка под названием PRISS (PRIntable Solid State) была разработана исследователями Национального института науки и технологий Ульсана (UNIST) в Южной Корее в лаборатории, возглавляемой доктором Сан-Янг Ли. За последние годы Южная Корея успела стать своеобразным центром исследований в этом направлении. Новая версия аккумулятора примечательна тем, что в ней отсутствуют два основных компонента стандартного устройства. Чтобы получить батарею методом трехмерной печати, пришлось отказаться от жидкого электролита и мембран. Прежде всего команда ученых решила превратить жидкий электролит в более густую массу, которая не требует специальной разделительной упаковки из мембран. И они создали пасту, которую можно наносить на любую поверхность при помощи 3D принтера. Затем они перешли к печати электродов таким же способом.

Вот что рассказал ведущий исследователь доктор Ли: "Все компоненты батареи, такие как катоды, аноды и даже электролит, могут быть напечатаны на произвольных объектах со сложной геометрией, что позволяет создавать бесшовную интеграцию и формировать твердотельные аккумуляторы сложной формы на любых (например, криволинейных) поверхностях. Мы предполагаем, что наш метод печати батарей имеет большое будущее для потенциального использования в области носимой электроники, в конечном итоге он снимает многие, ставшие уже привычными, требования к фиксированным размерам и форме батарей питания".

У метода печати твердотельных батарей есть два основных преимущества. Первое - это возможность установить аккумулятор практически на любой объект. Даже не установить, а буквально впечатать! Второе - в самом процессе изготовления. Новый способ печати батарей позволит свести к минимуму издержки производства в связи с относительно небольшой стоимостью необходимого оборудования. Как правило, для работы на промышленных принтерах не требуется участия персонала с высоким уровнем знаний и квалификации, к тому же эти устройства достаточно продуктивны. Изобретатели уверены, что их процесс 3D печати позволяет создавать батареи практически любой формы в любом месте. Они выгодно отличаются от других гибких батарей, произведенных с помощью традиционных средств, сохраняют потенциал порядка 90% после 30 циклов перезарядки, им не страшны никакие деформации и изгибы.