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技术制造微电池

2020-02-10| 发布者: www.d83w.com | 查看: 1972|原作者: 东部三维网

摘要:一项美国研究使用3D打印技术成功地生产了只有沙子大小的电池的3D微电池,其电化学性能可与商用电池媲美。这样印刷的电极不仅保证了储能材料的数量,而且使正负极之间的距离足够短,因此,包装好的3D微型电池

一项美国研究使用3D打印技术成功地生产了只有沙子大小的电池的3D微电池,其电化学性能可与商用电池媲美。这样印刷的电极不仅保证了储能材料的数量,而且使正负极之间的距离足够短,因此,包装好的3D微型电池具有快速的充放电能力,其面积能量密度和功率密度目前是3D。微型电池领域处于最前沿。墨水是LFP和LTO。此类电池有望在未来为微米甚至纳米器件供电。

根据该研究的第一作者,博士Ke Sun(Sun Jun)。伊利诺伊大学香槟分校的学生,3D微型电池的想法是大约10年前美国科学家提出的。更成熟的微电子技术和新兴的微加工技术不仅成本高昂,而且到目前为止尚未达到预期的效果。他们转向了新兴的3D打印技术。

孙哈德说,这项研究的主要困难之一是制造用于印刷的材料,即“油墨”。 3D打印机的直径仅为30微米,其直径与细线大致相同,这要求“墨水”具有特殊的流变特性。图像的相似之处在于,“墨水”可以像牙膏一样在挤出过程中流动,因此它可以从针管中流出,并可以在空气中快速稳定地固化。

“墨水”的主要成分必须是可以用作电极的活性材料。为了印刷微电极,他们开发并测试了几种特殊的“油墨”,它们像电铸材料一样,形成了工作的阳极和阴极,并像牙膏一样挤出,从而在印刷后使成像薄膜的薄层硬化。他们用金属锂氧化物纳米粒子制成阳极油墨,并用另一种材料制成阴极油墨,形成阳极和阴极的微小多层堆叠,每一层都比发际线薄。之后,将电极放置在小容器中,并完成电解质的填充。

经过许多尝试,研究人员终于在胶体化学中成功地将磷酸铁锂和钛酸锂分离为“墨水”,用作电池的正负极。然后,他们使用3D打印技术打印梳状的正负电极,将它们交错排列成一层,然后将它们堆叠,以获得宽度仅为40微米,高度为11倍的电极。研究人员还测试了微电池存储和释放的电量和充电时间。 “在充放电速率,循环寿命和电流强度方面,它们的电化学性能可与商用电池媲美。我们只是将其降低到较小的水平。



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