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喷墨打印锂电电极,有望助锂电突破

彼得大帝圣彼得堡工业大学(SPbPU)的科学家们正在开发一种使用喷墨打印机打印微型锂离子电池电极的技术。正在进行的研究可能有助于为生物传感器,可穿戴电子设备和其他微型设备提供电源。

通过常规技术生产的锂离子电池具有高能量密度,意味着锂电池可以在很小体积里存储大量的能量。由于此属性,它们通常用于微型设备,例如智能手表,手写笔等。如今,该领域的进步已达到技术极限,进一步缩小尺寸具有挑战性。因此,找到电池制造的新方法是技术发展的关键。其他可能的解决方案包括用于集成电路生产的方法,以及各种具有高性能优势的打印方法。

打印具有给定特性的电极,需要对合成条件,印刷溶液的组成和粘度以及印刷参数(例如,液滴之间的距离和所施加的层数)进行筛选,这对于来自不同科学领域的专家来说是一项艰巨的任务。通过喷墨印刷制造的电极与通过传统技术制造的电极相比,不能提供足够高的能量密度。观察到的差异是由于使用了不同的材料,以及制造的电极活性层密度的参数,活性材料的比例等。

喷墨打印锂电电极,有望助锂电突破

图片来源:彼得大帝圣彼得堡工业大学

该研究所“新材料和结构综合实验室”的主要研究人员马克西姆·马克西莫姆说:“为减少能量密度的差异,我们建议使用有前景的,基于锂和锰的富集正极材料的化合物,以增加能量密度。”彼得大彼德堡理工大学国家技术计划(NTI)的先进制造技术中心。“我们证明了通过喷墨印刷用这种材料制造电极的可能性。我们还发现,印刷电极中材料的能量强度与传统技术制造的电极相近。”

研究人员利用合成的活性阴极材料,制备了稳定的胶体溶液,并对其流变参数进行了优化,用于喷墨印刷。他们选择了印刷电极的条件,对印刷电极的电化学性质进行了研究,确定了使用这种技术方法的前景以及所选的阴极材料组成。科学家计划进行进一步研究,以提高印刷电极和锂离子电池原型的能量强度。

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