رفتن به نوشته‌ها

چاپ سه بعدی شبکه های کربنی مستقل برای باتری های یون سدیم


از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز بمانید لینکدین انجمن.

الکترودهای ریزشبکه کربنی جدید، به راحتی ساخته شده و با کارایی بالا می توانند به زودی برای ساخت باتری های ارزان تری که توسط یون های سدیم در دسترس هستند، استفاده شوند. این رویکرد توسط محققان و همکاران دانشگاه توهوکو در دانشگاه توهوکو منتشر شد ژورنال Small، تحت عنوان «شبکه کربنی با چاپ سه بعدی و مستقل برای باتری‌های یون سدیم».

باتری‌های لیتیوم یونی در طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها، از گوشی‌های هوشمند گرفته تا خودروهای الکتریکی استفاده می‌شوند – به لطف عملکرد بالا و توانایی ذخیره‌سازی مقادیر زیادی انرژی. با این حال، ساخت این باتری ها پرهزینه است، ذخایر فلز به سرعت در حال اتمام است و استخراج آن می تواند برای محیط زیست مضر باشد. دانشمندان به دنبال راه‌هایی برای کاهش هزینه‌های تولید باتری و باز کردن پتانسیل یون‌های سدیم به‌طور گسترده‌تر هستند.

چاپ سه بعدی شبکه های کربنی مستقل برای باتری های یون سدیم.  به زودی می توان از الکترودهای ریزشبکه برای ساخت باتری های ارزان تر استفاده کرد
منبع: Underwriters Laboratories

آکیرا کودو، دانشمند مواد در دانشگاه توهوکو، یوتو کاتسویاما، Ph.D. دانشجوی دانشگاه کالیفرنیا و همکارانش به دنبال راه‌هایی برای دستیابی به باتری‌هایی با کارایی بالا و کم‌هزینه با افزایش مقدار بارگذاری مواد فعال مورد استفاده برای ساخت باتری به یک سلول باتری هستند. این امر باعث کاهش مواد غیر فعالی می شود که برای اتصال چندین سلول به یکدیگر استفاده می شوند. با این حال، این نیاز به ساخت الکترودهای ضخیم‌تری دارد که حرکت یون و در نتیجه بار الکتریکی را در باتری محدود می‌کند.

چاپ سه بعدی شبکه های کربنی مستقل برای باتری های یون سدیم.  به زودی می توان از الکترودهای ریزشبکه برای ساخت باتری های ارزان تر استفاده کرد
منبع: انجمن الکتروشیمیایی

کودو و تیمش با توسعه رویکردی که الکترودهای ریزمعماری، با کارایی بالا و بار منفی (آند) تولید می‌کند، به این موضوع پرداخته‌اند.

این رویکرد شامل استفاده از استریولیتوگرافی سه بعدی برای چاپ ساختارهای ریز شبکه ساخته شده از رزین است. سپس ریزشبکه ها با کربن کردن آنها از طریق فرآیندی به نام پیرولیز کوچک می شوند. مشخص شد که آندهای کربن سخت به دست آمده امکان انتقال سریع یون‌های مولد انرژی را فراهم می‌کنند. همانطور که تیم ساختار شبکه را ظریف تر کرد، عملکرد آن بهبود یافت. به گفته Kudo، با افزایش وضوح چاپگرهای سه بعدی، باتری های یون سدیم در نهایت می توانند از باتری های یون لیتیوم بهتر عمل کنند.

تیم بعدی قصد دارد از همین رویکرد برای ساخت الکترودهای با بار مثبت (کاتد) استفاده کند. هدف نهایی استفاده از این الکترودهای پرینت سه بعدی با معماری ظریف برای ساخت باتری های یون سدیم با کارایی بالا و مقرون به صرفه است.



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی