СПбПУ: Технология изготовления электродов для литий-ионных аккумуляторов методом струйной печати

Продукт
Разработчики: Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет (СПбПУ) Петра Великого
Дата последнего релиза: 2019/11/20
Отрасли: Электротехника и микроэлектроника

2019: Анонс технологии изготовления электродов для литий-ионных аккумуляторов методом струйной печати

20 ноября 2019 года стало известно, что ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разрабатывают технологию изготовления электродов для миниатюрных литий-ионных аккумуляторов методом струйной печати. Проводимые исследования могут способствовать созданию источников питания для биосенсоров, носимой электроники и прочих миниатюрных устройств. Результаты опубликованы в Energy Technology.

Этапы изготовления электродов с помощью разработанной технологии

Как сообщалось, литий-ионные аккумуляторы (батареи), изготовленные по традиционной технологии, обладают высокой удельной энергией, то есть могут сохранять большое ее количество в малом объеме. Благодаря этому свойству их часто используют для питания миниатюрных устройств, таких как умные часы, стилусы и прочее. На ноябрь 2019 года их развитие достигло своего технологического предела, и дальнейшее уменьшение крайне затруднено. Необходимы разработки других подходов к изготовлению аккумуляторов. К числу возможных решений относятся методы, используемые при производстве интегральных микросхем, а также различные высокопроизводительные способы печати.

Компоненты литиевых батарей будут печатать на струйном принтере

Чтобы напечатать электроды с заданными характеристиками, необходимо провести подбор условий синтеза материалов, состава и вязкости раствора «чернил», параметров печати (например, расстояние между каплями и число наносимых слоев). Это требует решения множества задач с привлечением исследователей, обладающих компетенциями в различных областях науки и техники. На ноябрь 2019 года электроды, изготавливаемые с применением струйной печати, не могут обеспечить достаточно высокую энергоемкость по сравнению с традиционными. Наблюдаемый разрыв связан как с использованием различных материалов, так и с параметрами электродов — плотностью активного слоя, долей активного материала и др.

«
Для сокращения разницы в энергоемкости мы предлагаем использовать соединения на основе обогащенного литием и марганцем катодного материала, обладающие повышенной разрядной емкостью. Мы показали возможность изготовления на основе этого материала электродов с применением струйной печати. Также выяснили, что энергоемкость материала в составе напечатанного электрода и электрода, изготовленного по традиционной технологии, близки.

рассказал Максим Максимов, ведущий научный сотрудник лаборатории "Синтез новых материалов и конструкций" Центра НТИ СПбПУ "Новые производственные технологии" Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого
»

В ближайшем будущем ученые планируют провести исследования, результаты которых обеспечат дальнейшее увеличение энергоемкости напечатанных электродов и разрабатываемого экспериментального образца литий-ионного аккумулятора.