نانومواد

کنترل باتری های چاپ شده سه بعدی

کنترل باتری های چاپ شده سه بعدی

 

کنترل باتری های چاپ شده سه بعدی
باتری های سه بعدی چاپ شده تا ۶۰٪ فشرده می شوند. اعتبار ACS نانو

کنترل باتری های چاپ شده سه بعدی در حالی که طی ۱۰ سال گذشته فناوری های الکترونیکی انعطاف پذیر و قابل انعطاف با جهشی پیشرفت کرده اند ، باتری هایی که برای تأمین انرژی آنها کار می کنند پیشرفت زیادی دارند. محققان در سنگاپور و چین اکنون یک باتری “حالت نیمه جامد” را نشان داده اند – ساخته شده از مواد جایی بین مایع و جامد – که می تواند تا ۶۰٪ فشرده شود در حالی که چگالی انرژی بالا و پایداری خوب بیش از ۱۰،۰۰۰ شارژ را حفظ می کند چرخه های شارژ مجدد ساخت باتری از چاپ ۳ بعدی استفاده می کند ، که اگرچه علاقه زیادی برای تولید ساختارهای پیچیده باتری دارد ، باتری هایی را که می توانند هنگام استفاده از دستگاه ها کشش ، له و خم شوند ، به چالش کشیده است.

دانشکده ها “فناوری چاپ ۳ بعدی یک منطقه بسیار سریع در حال توسعه است” ، می گوید هوی یینگ یانگ ، یک محقق علوم مواد در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور که هدایت تحقیق گزارش شده در ACS Nano . او توضیح می دهد که این امر باعث شده است که او و همکارانش این فناوری را در تحقیقات باتری خود برای نمونه سازی سریع به کار بگیرند ، به آنها اجازه می دهد “الکترودهای باتری را با هر شکل ، لایه و الگو دلخواه تولید کنند”.

طرح ضخیم می شود

تکه های اکسید گرافن (GO) در محلول های آبی استفاده شده است یک ماده محبوب “جوهر” همانطور که باعث پراکندگی پایدار می شوند و خصوصیات رئولوژیکی آنها (نحوه جریان و تغییر شکل آنها) می توانند تا حدی تنظیم شوند. با این حال ، مواد افزودنی مانند یون های کلسیم ، نانولوله های کربنی و نانو الیاف سلولزی برای تهیه یک آئروژل GO با نوع ویسکوزیته چاپگر ۳-D لازم است. تحقیقات در این راستا منجر به ایجاد ساختارهای بسیار سبک وزن ۳-D با کاهش GO شده (یعنی برای از بین بردن اکسیژن به گونه ای که مواد بیشتر شبیه گرافن باشد تحت درمان قرار می گیرند) با هدایت پذیری و قابلیت فشرده سازی بالا. اما ساختارهای نانو کربن به تنهایی انرژی الکتروشیمیایی را ذخیره نمی کنند و افزودن مواد افزودنی فعال الکتروشیمیایی به جوهر چاپ برای ایجاد باتری ، منجر به مشکلاتی در خصوصیات رئولوژیکی جوهر می شود.

در عوض ، یانگ و همکارانش آئروژل نانوکربنی خود را چاپ کردند و سپس نانومواد مبتنی بر آهن و نیکل با الکتروشیمیایی فعال را در ساختار چاپی رسوب دادند. برای دستیابی به گرانروی مطلوب جوهر چاپ ، آنها پوسته های GO را با نانولوله های کربنی (CNT ها) مخلوط کردند. آنها سپس ساختارهای مشبک چاپی را در مخلوطی از آمونیاک و سولفاتها ، از جمله سولفات نیکل غوطه ور کردند که منجر به تشکیل نانو تکه های Ni (OH) ۲ بر روی ساختار شد. هنگامی که آنها شبکه نانوکربن را با نیترات آهن و کلرید آهن تصفیه کردند ، بجای آن آرایه های متخلخل αFe ۲ O ۳ در سطح شبکه رشد کردند.

اجرا به صورت فشرده

باتری های حالت نیمه جامد آهن نیکل در حال حاضر به دلیل ویژگی های مطلوبی از جمله کم هزینه ، قابلیت چرخش زیاد و پایداری مکانیکی خوب ، مورد توجه قرار گرفته اند. یانگ و همکارانش عملکرد رئولوژیکی و الکتروشیمیایی ساختارهای نانوکربن بارگذاری شده Ni (OH) ۲ و αFe ۲ O ۳ را بارگیری کردند و ساختار را تنظیم کردند ابعاد و استفاده از مایع آبی یا ژل پلیمری هیدروکسید پتاسیم به عنوان الکترولیت. آنها توانستند یک باتری را نشان دهند که می تواند ۶۰٪ فشرده شود و پایداری دوچرخه سواری بسیار خوبی را حفظ کند (۹۱٫۳ ten ظرفیت نگهداری پس از ۱۰۰۰۰ چرخه تخلیه شارژ) و چگالی انرژی فوق العاده بالا (۲۸٫۱ mWh cm -۳ sup > با قدرت ۱۰٫۶ میلی وات سانتی متر ). با اتصال چهار دستگاه به صورت سری ، آنها نشان دادند که دستگاه ها می توانند یک LED آبی روشن کنند.

“یانگ” می گوید: “استراتژی مصنوعی ما نه تنها روش م effectiveثری برای تولید باتری های قابل فشردن با چاپ ۳-D فراهم می کند ، بلکه باعث تقویت برنامه های آینده برای دستگاه های الکترونیکی انعطاف پذیر / پوشیدنی مقاوم در برابر تنش می شود.” با این وجود هنگام چاپ باتری به راحتی مقیاس پذیر است ، در حال حاضر چگالی انرژی با آن رقابت نمی کند دستگاه های تجاری (غیر قابل فشردن). “بعد ، ما باتری های قابل شارژ آبی چاپ شده ۳-D را با بیشتر مطالعه خواهیم کرد تراکم انرژی زیاد و سیستم عامل های تخلیه زیاد ، مانند باتری های Zn-air ، و غیره. “

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا