Japón se da cuenta del uso de la impresión 3D para fabricar todas las-baterías-de estado sólido
El profesor Honma de la Universidad de Tohoku, el asistente Kobayashi Hiroaki y otros han desarrollado la tecnología para fabricar todas las-baterías-de estado sólido con impresoras 3D. Use materiales que puedan cambiar libremente la dureza al elaborar. Las baterías se pueden fabricar en tan solo unas pocas horas sin los procesos de alta-temperatura requeridos en el pasado. La batería de prueba-producida ha superado varias pruebas de rendimiento y tiene cierto rendimiento, que se espera que contribuya a la aplicación práctica temprana de todas las-baterías de estado sólido-.
El electrolito es uno de los componentes importantes de la batería y, por lo general, se encuentra en estado líquido, pero el electrolito de una batería de estado -sólido-es sólido y el riesgo de accidentes por incendio es pequeño. Otra característica de este tipo de batería es que puede aumentar la capacidad de almacenamiento por unidad de volumen mediante el apilamiento de baterías. Es muy esperada como una batería de próxima-generación que puede ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos puros (EV).
La membrana electrolítica desarrollada tiene la misma suavidad que una lente de contacto blanda (imagen cortesía de la Universidad de Kitto, Japón)
La corriente principal de todas las-baterías de estado sólido-es presionar fuertemente los electrodos y los materiales electrolíticos y calentarlos a cientos de grados Celsius. Sin embargo, el proceso de calentamiento es costoso y existe el caso de craqueo térmico. Al mismo tiempo, todavía hay un problema. Debido a la dureza del electrolito, 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 resulta en un rendimiento deficiente de la batería.
El equipo de investigación llevó a cabo investigaciones sobre la fabricación de membranas electrolíticas flexibles para todas las-baterías-de estado sólido. Cuando un líquido especial que facilita el movimiento de los iones de litio se mezcla con óxido de silicio, se puede formar una película de vidrio similar a una lente de contacto blanda. La suavidad se puede ajustar simplemente cambiando la cantidad de sílice.
Esta vez, el equipo de investigación redujo a la mitad la cantidad de óxido de silicio contenido en la membrana electrolítica, haciéndola-similar a un gel. Luego se mezcla con una resina que se solidifica cuando se expone a la luz ultravioleta y se le puede dar forma con una impresora 3D.
Reducir la concentración de óxido de silicio en el electrolito para convertirlo en gel-y fabricar la batería con una impresora 3D (imagen cortesía de la Universidad de Tohoku, Japón)
Los experimentos han confirmado que al cambiar el electrolito, óxido de cobalto de litio para el electrodo positivo, titanato de litio para el electrodo negativo, etc. en materiales similares a gel-, la batería puede fabricarse solo con una impresora 3D. Se dice que se puede producir en unas dos horas.
Puede fabricarse simplemente revistiendo el material e irradiándolo con rayos ultravioleta sin calentarlo a alta temperatura, lo que puede reducir en gran medida el costo de fabricación. El electrolito flexible es menos propenso a agrietarse y se ajusta suavemente incluso cuando el miembro se expande y contrae.
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."
El problema que enfrenta la aplicación práctica es que la conductividad iónica del electrolito no es lo suficientemente alta. Dado que los iones de litio no pueden moverse con suavidad, es difícil liberar grandes cantidades de energía en un instante.
El equipo de investigación ajustará la composición del material con el objetivo de mejorar la conductividad iónica. Los experimentos con el coche que funciona con batería-desarrollado han tenido éxito, alcanzando una velocidad máxima de 30 kilómetros por hora. Los investigadores realizarán mejoras iterativas para aumentar la potencia de salida y considerarán instalarlo en vehículos eléctricos puros. También desarrollaremos enérgicamente materiales de cátodo con alta densidad de energía.
El objetivo de la primera etapa es realizar una aplicación práctica en la fuente de alimentación de sensores y terminales portátiles.
