O Japão realiza o uso da impressão 3D para fabricar todas as baterias de estado-sólido-
Honma, professor da Universidade de Tohoku, e o assistente Kobayashi Hiroaki e outros desenvolveram a tecnologia para fabricar todas as baterias -sólidas- de estado sólido com impressoras 3D. Use materiais que possam alterar livremente a dureza ao criar. As baterias podem ser fabricadas em apenas algumas horas sem os processos de alta-temperatura exigidos no passado. A bateria-produzida para teste resistiu a vários testes de desempenho e tem um determinado desempenho, o que deve contribuir para a aplicação prática inicial de todas as baterias-sólidas-de estado.
O eletrólito é um dos componentes importantes da bateria e geralmente está no estado líquido, mas o eletrólito de uma bateria totalmente-sólida- é sólido e o risco de acidentes com incêndio é pequeno. Outra característica deste tipo de bateria é que ela pode aumentar a capacidade de armazenamento por unidade de volume empilhando as baterias. É altamente antecipado como uma bateria de próxima-geração que pode estender a autonomia de veículos elétricos puros (EVs).
A membrana eletrolítica desenvolvida tem a mesma suavidade de uma lente de contato gelatinosa (imagem cortesia da Kitto University, Japão)
O principal de todas as baterias de estado-sólido- é pressionar fortemente os eletrodos e materiais eletrolíticos e aquecê-los a centenas de graus Celsius. No entanto, o processo de aquecimento é caro, e há um caso de craqueamento térmico. Ao mesmo tempo, ainda há um problema. Devido à dureza do eletrólito, quando o eletrodo positivo e o eletrodo negativo se expandem e se contraem repetidamente com carga e descarga, os dois não podem ser conectados de perto, resultando em baixo desempenho da bateria.
A equipe de pesquisa realizou pesquisas sobre a fabricação de membranas eletrolíticas flexíveis para todas as baterias de estado-sólido-. Quando um líquido especial que facilita o movimento de íons de lítio é misturado com óxido de silício, pode ser formado um filme de vidro semelhante a uma lente de contato gelatinosa. A suavidade pode ser ajustada simplesmente alterando a quantidade de sílica.
Desta vez, a equipe de pesquisa reduziu pela metade a quantidade de óxido de silício contido na membrana eletrolítica, tornando-a -gelada. Em seguida, é misturado com uma resina que solidifica quando exposto à luz ultravioleta e pode ser moldado usando uma impressora 3D.
Reduza a concentração de óxido de silício no eletrólito para tornar o eletrólito gel-e fabrique a bateria por meio de uma impressora 3D (imagem cortesia da Universidade de Tohoku, Japão)
Experimentos confirmaram que, ao mudar o eletrólito, óxido de cobalto de lítio para o eletrodo positivo, titanato de lítio para o eletrodo negativo, etc. em materiais semelhantes a gel-, a bateria pode ser feita apenas por uma impressora 3D. Diz-se que pode ser produzido em cerca de duas horas.
Pode ser feito simplesmente revestindo o material e irradiando-o com raios ultravioleta sem aquecimento em alta temperatura, o que pode reduzir bastante o custo de fabricação. O eletrólito flexível é menos propenso a rachaduras e se encaixa suavemente mesmo quando o membro se expande e se contrai.
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."
O problema da aplicação prática é que a condutividade iônica do eletrólito não é alta o suficiente. Como os íons de lítio não podem se mover suavemente, é difícil liberar grandes quantidades de energia em um instante.
A equipe de pesquisa ajustará a composição do material com o objetivo de melhorar a condutividade iônica. As experiências com o carro movido a bateria-desenvolvido foram bem-sucedidas, atingindo uma velocidade máxima de 30 quilômetros por hora. Os pesquisadores farão melhorias iterativas para aumentar a potência de saída e considerar a instalação em veículos elétricos puros. Também desenvolveremos vigorosamente materiais catódicos com alta densidade de energia.
O objetivo da primeira etapa é realizar a aplicação prática na alimentação de sensores e terminais vestíveis.
