Japón se da cuenta del uso de la impresión 3D para fabricar baterías totalmente de estado sólido

El profesor Motoge de la Universidad de Tohoku de Japón&y su asistente Kobayashi Hiroaki, y otros han desarrollado la tecnología de usar una impresora 3D para fabricar baterías totalmente de estado sólido. Al hacer, use materiales que puedan cambiar libremente la dureza. Solo se necesitan unas pocas horas para fabricar una batería y no es necesario realizar el proceso de alta temperatura que se requería en el pasado. La batería producida de prueba ha resistido varias pruebas de rendimiento y tiene cierto rendimiento, que se espera que contribuya al uso práctico temprano de las baterías de estado sólido.

El electrolito es uno de los componentes principales de la batería, generalmente en estado líquido, pero el electrolito de una batería totalmente de estado sólido es sólido y hay menos riesgo de accidentes por incendio. Otra característica de esta batería es que la batería se puede apilar para aumentar la capacidad de almacenamiento por unidad de volumen. Es muy esperado como una batería de nueva generación que puede ampliar la gama de vehículos eléctricos puros (EV).

La membrana de electrolito desarrollada tiene la misma flexibilidad que las lentes de contacto blandas.

La corriente principal de las baterías totalmente de estado sólido es presionar con fuerza los electrodos y los materiales electrolíticos juntos y calentarlos a cientos de grados Celsius. Sin embargo, el proceso de calentamiento requiere un costo y hay casos de craqueo térmico. Al mismo tiempo, existe un problema. Debido a que el electrolito es duro, cuando el electrodo positivo y el electrodo negativo se expanden y contraen repetidamente con la carga y la descarga, los dos no se pueden unir estrechamente, lo que da como resultado un rendimiento deficiente de la batería.

El equipo de investigación llevó a cabo una investigación sobre la producción de membranas de electrolitos blandos para baterías totalmente de estado sólido. Después de mezclar un líquido especial que favorece el movimiento de los iones de litio y el óxido de silicio, se puede formar una película de vidrio similar a las lentes de contacto blandas. Siempre que se cambie la cantidad de óxido de silicio, se puede ajustar la suavidad.

Esta vez, el equipo de investigación redujo a la mitad la cantidad de óxido de silicio contenido en la membrana del electrolito, convirtiéndola en un gel. Luego se mezcla con la resina que será solidificada por la radiación ultravioleta, y luego se puede moldear con una impresora 3D.

Los experimentos han demostrado que al convertir el electrolito, el óxido de litio y cobalto para el electrodo positivo y el titanato de litio para el electrodo negativo en materiales similares a un gel, se puede fabricar una batería con solo una impresora 3D. Se dice que se puede fabricar en unas dos horas.

Reduzca la concentración de óxido de silicio en el electrolito, convirtiendo el electrolito en un gel y haga una batería a través de una impresora 3D

Se puede producir recubriendo el material e irradiándolo con rayos ultravioleta, sin calentamiento a alta temperatura, lo que puede reducir en gran medida el costo de fabricación. El electrolito flexible no es fácil de romper e incluso si el componente se expande y se contrae, se puede adherir suavemente.

La batería de prueba se puede cargar y descargar de forma estable más de 100 veces. La seguridad también ha sido confirmada por pruebas de fuego, etc. El profesor Honma dijo:" Siempre que ingrese datos, el tamaño y la forma se pueden cambiar a voluntad."

El problema al que se enfrenta la aplicación práctica es que la conductividad iónica del electrolito no es lo suficientemente alta. Debido a que los iones de litio no pueden moverse suavemente, es difícil liberar una gran cantidad de energía al instante.

El equipo de investigación ajustará la composición del material con el objetivo de mejorar la conductividad iónica. El experimento de utilizar la batería desarrollada para conducir el automóvil ha tenido éxito y la velocidad máxima del experimento alcanzó los 30 kilómetros por hora. Los investigadores realizarán mejoras repetidamente para aumentar la potencia de salida y considerarán instalarlo en vehículos eléctricos puros. También desarrollará vigorosamente materiales de cátodos con alta densidad de energía.

La primera fase del objetivo es lograr un uso práctico en la fuente de alimentación de sensores y terminales portátiles.