Le Japon se rend compte de l'utilisation de l'impression 3D pour fabriquer toutes les-batteries à semi-conducteurs-
Honma, professeur à l'université de Tohoku, et son assistant Kobayashi Hiroaki et d'autres ont développé la technologie permettant de fabriquer toutes les-batteries à semi-conducteurs-avec des imprimantes 3D. Utilisez des matériaux qui peuvent changer librement de dureté lors de la fabrication. Les batteries peuvent être fabriquées en quelques heures seulement sans les processus à haute température-nécessaires dans le passé. La batterie-produite à l'essai a résisté à divers tests de performances et présente certaines performances, ce qui devrait contribuer à l'application pratique précoce de toutes les-batteries à semi-conducteurs-.
L'électrolyte est l'un des composants importants de la batterie et est généralement à l'état liquide, mais l'électrolyte d'une batterie tout -solide-est solide et le risque d'incendie est faible. Une autre caractéristique de ce type de batterie est qu'elle peut augmenter la capacité de stockage par unité de volume en empilant les batteries. Elle est très attendue en tant que batterie de nouvelle-génération capable d'étendre l'autonomie des véhicules électriques purs (VE).
La membrane électrolytique développée a la même douceur qu'une lentille de contact souple (image avec l'aimable autorisation de l'Université de Kitto, Japon)
Le courant dominant de toutes les batteries-à l'état solide-est d'appuyer fortement sur les électrodes et les matériaux d'électrolyte, et de les chauffer à des centaines de degrés Celsius. Cependant, le processus de chauffage est coûteux et il existe un cas de fissuration thermique. En même temps, il y a toujours un problème. En raison de la dureté de l'électrolyte, lorsque l'électrode positive et l'électrode négative se dilatent et se contractent à plusieurs reprises avec la charge et la décharge, les deux ne peuvent pas être étroitement attachées, ce qui entraîne une mauvaise performance de la batterie.
L'équipe de recherche a mené des recherches sur la fabrication de membranes électrolytiques flexibles pour toutes les -batteries à semi-conducteurs-. Lorsqu'un liquide spécial qui facilite le mouvement des ions lithium est mélangé à de l'oxyde de silicium, un film de verre similaire à une lentille de contact souple peut se former. La douceur peut être ajustée simplement en changeant la quantité de silice.
Cette fois, l'équipe de recherche a réduit de moitié la quantité d'oxyde de silicium contenue dans la membrane électrolytique, la rendant semblable à un gel-. Il est ensuite mélangé à une résine qui se solidifie lorsqu'elle est exposée à la lumière ultraviolette et peut être façonnée à l'aide d'une imprimante 3D.
Réduisez la concentration d'oxyde de silicium dans l'électrolyte pour que l'électrolyte ressemble à un gel-et fabriquez la batterie à l'aide d'une imprimante 3D (image avec l'aimable autorisation de l'université de Tohoku, Japon)
Des expériences ont confirmé qu'en transformant l'électrolyte, l'oxyde de lithium-cobalt pour l'électrode positive, le titanate de lithium pour l'électrode négative, etc. en matériaux de type gel-, la batterie peut être fabriquée par une imprimante 3D seule. On dit qu'il peut être produit en environ deux heures.
Il peut être fabriqué en enduisant simplement le matériau et en l'irradiant avec des rayons ultraviolets sans chauffage à haute température, ce qui peut réduire considérablement le coût de fabrication. L'électrolyte flexible est moins susceptible de se fissurer et s'adapte doucement même lorsque l'élément se dilate et se contracte.
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."
Le problème auquel est confrontée l'application pratique est que la conductivité ionique de l'électrolyte n'est pas suffisamment élevée. Étant donné que les ions lithium ne peuvent pas se déplacer en douceur, il est difficile de libérer d'énormes quantités d'énergie en un instant.
L'équipe de recherche ajustera la composition du matériau dans le but d'améliorer la conductivité ionique. Les expériences avec la voiture alimentée par batterie -développée ont été couronnées de succès, atteignant une vitesse maximale de 30 kilomètres à l'heure. Les chercheurs apporteront des améliorations itératives pour augmenter la puissance de sortie et envisageront de l'installer sur des véhicules électriques purs. Nous développerons également vigoureusement des matériaux cathodiques à haute densité d'énergie.
L'objectif de la première étape est de réaliser une application pratique dans l'alimentation des capteurs et des terminaux portables.
