Новые технологии 3D-печати позволяют создавать литий-ионные батареи любой формы и размера

Сейчас производители смартфонов и смарт-часов вынуждены адаптировать дизайн устройств под параметры аккумуляторов. Скоро об этом можно будет забыть: аккумулятор любой формы можно создать при помощи дешевого 3D-принтера, используя полимерные «чернила» с функцией проводимости. 

В большинстве современных устройств — будь то смарт-часы или электрокар — используют похожие по дизайну аккумуляторы. Под элементы питания цилиндрической или прямоугольной формы приходится адаптировать корпус гаджета.

В теории 3D-принтеры уже способны печатать аккумуляторы произвольной формы и необходимые для их работы компоненты. Однако на практике полученные батареи применить не выйдет. Проблема в том, что полимерные «чернила» для печати не обладают ионной проводимостью.

Решение удалось найти команде американских химиков. Используя модифицированный полилактид, они напечатали миниатюрную литий-ионную батарею для светодиодного браслета. В ходе эксперимента напечатанный аккумулятор питал зеленый светодиод в течение 60 секунд.

Подробности исследования опубликовали в журнале ACS Applied Energy Materials. Как поясняет Science Daily, перед печатью ученые смешали полилактид с раствором электролитов. Чтобы увеличить электропроводность, в процессе производства использовался графен для анода и многослойные углеродные нанотрубки для катода.

По словам ученых, технология позволит печатать элементы питания любой формы и размера на дешевом домашнем 3D-принтере, у которого есть функция наплавления нитей.

Так, химики собрали миниатюрный аккумулятор-таблетку, состоящий из нескольких напечатанных слоев, используя принтер стоимостью $250. С его помощью создали и очки с ЖК-панелью, оснащенные напечатанной батареей.

По емкости напечатанные элементы на два порядка уступают обычным литий-ионным батареям, поэтому пока они не подходят для коммерческого применения. Но ученые планируют повысить емкость, заменив полилактид специальной пастой для 3D-печати.

Несмотря на широкое распространение, коммерческие литий-ионные аккумуляторы пока далеки от совершенства. Ученые пытаются сделать их более долговечными и безопасными, а также подбирают им более эффективную замену. Недавно южнокорейские ученые представили алюминий-воздушный аккумулятор, который не надо заряжать. А американские специалисты открыли технологию изготовления серных катодов для литий-серных батарей. А компания NantEnergy разработала бюджетные цинковые аккумуляторы.

Довести до совершенства Li-Ion элементы пытаются японские исследователи — они работают над повышением емкости. Швейцарско-немецкая компания Innolith обещает пойти еще дальше и выпустить аккумулятор, на котором айфон сможет прослужить сотню лет.

Источник