A tudósok tintasugaras nyomtatási technológiát kínálnak kompakt, rugalmas elemelemek készítéséhez

Orosz kutatók azt javasolják, hogy tintasugaras nyomtatóra nyomtassanak elektródákat lítium-ion akkumulátorokhoz, ami 10-20-szorosára csökkenti az elektródák vastagságát. Ez új perspektívákat nyit a kompakt elektronika és transzformátorok gyártásában.

Szentpétervári tudósok egy csoportja új módszert javasolt a lítium-ion akkumulátorok elektródáinak előállítására, amelyek laptopokat, okostelefonokat és táblagépeket működtetnek. A kutatók kimutatták, hogy ezeket az elemeket tintasugaras nyomtatóra lehet nyomtatni, ami 10-20-szor csökkenti az elektródák vastagságát, és új lehetőségeket nyit meg a kompakt elektronika gyártói előtt. Cikkük az Energy Technology folyóiratban jelent meg.

A csúcstechnológiával foglalkozó vállalatok számos mérnöke aggályos, hogyan lehet nagyobb kapacitást elérni a lítium-ion akkumulátorokkal, ugyanakkor könnyebbé és kompaktabbá tenni őket. Az akkumulátor mérete és kapacitása határozza meg, hogy milyen nehéz lesz egy laptop, mennyi idő alatt képes egy okostelefon újratöltés nélkül működni, és mennyire megy el egy elektromos autó. A lítium-ion akkumulátorok gyártásának mai szabványos módszerei nem teszik lehetővé súlyuk vagy méretük jelentős növekedését anélkül, hogy szükség lenne az akkumulátorok kapacitásának csökkenésére. Ennek az eredménynek az elérése érdekében változtatni kell az akkumulátor alkatrészeinek gyártásában.

Az ITMO Egyetem, a Nagy Péter Szentpétervári Politechnikai Egyetem és az Ioffe Intézet szentpétervári tudósainak egy csoportja javaslatot tett egy olyan technológiára, amelynek segítségével a katódanyagszint vastagsága 10-szer, vagy akár 20-szor csökkenthető. Ez lehetőséget nyújt a teljes akkumulátor méretének és súlyának csökkentésére, mivel egy szokásos tablet vagy laptop akkumulátornak több száz ilyen rétege lehet.

"Kidolgoztuk a tintát a katódanyag tintasugaras nyomtatásához" - mondja Denis Kolchanov, az ITMO SCAMT laboratóriumának PhD hallgatója, a cikk társszerzője. "Körülbelül 5 mikrométer vastagságú réteget sikerült felvinni az áramkollektorra. A meglévő ipari mintákban 100 mikrométer vastagságú katódanyagokat használnak. Az egyéb technológiák alapján létrehozott laboratóriumi minták 50 mikrométer vastagságot adnak. Ezért, 10-20-szor csökkenteni tudtuk a vastagságot. Ezzel a technológiával nem lehet egyre kisebb réteget készíteni, mert rövidzárlat lép fel. "

A kutatók a közelmúltban megerősítették a nyomtatott katódanyag működőképességét annak bizonyítására, hogy a technológia felhasználható egy kisebb, hasonló tulajdonságú működő akkumulátor létrehozására.

Elméletileg ennek a fejlődésnek még egy hasznos hatása lehet. Az ultravékony áramgyűjtők katódanyaggal történő nyomtatása lehetővé teszi a tudósok számára, hogy rugalmas elemet hozzanak létre, amely hajlításkor nem deformálódik. Ez azért fontos, mert manapság a csúcstechnológiával foglalkozó vállalatok nehéz feladat előtt állnak: egyrészt a felhasználók azt akarják, hogy kütyük könnyűek és kompaktak legyenek, másrészt pedig az emberek élvezik a képeket és videókat a lehető legnagyobb képernyőről. Ettől eltekintve egyre nagyobb az igény a transzformátorokra, amelyek táblagépként és laptopként egyaránt használhatók. Az összecsukható és kibontható modulokat e problémák megoldására tervezték. Ilyen eszközöket mutattak be a CES 2020 kiállításon, amelyre 2020 legelején került sor.

Egy ilyen eszköz kifejlesztése érdekében a mérnököknek nemcsak a képernyőjére és a tokjára kell gondolniuk, hanem a szokásos lítium-ion akkumulátor elhelyezésére is. Ideális esetben a transzformátor táblájának akkumulátorának hajlania kell a tokkal együtt.

"Elméletileg a fejlesztésünk felhasználható ilyen eszközök létrehozására" - magyarázza Denisz Kolcsanov. "Hatalmas lehetőség van arra, hogy a vékony elektródák rugalmasabbak legyenek, mivel hajlításukkor nem deformálódnak. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy transzformátor készülékekben alkalmazzuk őket."

Hivatkozás: Li? Gazdag katódanyag tintasugaras nyomtatása vékony filmlítium-ion mikrobattériákhoz. Denisz S. Kolcsanov, Ilja Mitrofanov, Artem Kim, Jurij Kosztyal, Alekszander Rumjancev, Jekatyerina Szergejeva, Alekszandr Vinogradov, Anatolij Popovics, Maxim Ju. Maximov. Energiatechnika. 2019. október 24.

Az ITMO Egyetem (Szentpétervár) egy nemzeti kutatóegyetem és Oroszország első számú felsőoktatási intézménye az információs és fotonikus technológiák területén. Az egyetem az 5-100 projekt vezetője, az orosz tudományos kiválósági program.

Az ITMO számos nemzetközi programverseny győztesének alma anyaga, mint például az ICPC (az ITMO csapata a világ egyetlen és egyetlen hétszeres bajnoka az ICPC-ben), a Google Code Jam, a Facebook Hacker Cup, a Yandex Algorithm, az Russian Code Cup és a Topcoder Open. Az egyetem kiemelt kutatási területei az informatika, a fotonika, a robotika, a kvantumkommunikáció, a megoldáskémia és a fejlett anyagok, a transzlációs orvoslás, a várostudomány, a művészet és a tudomány, valamint a tudományos kommunikáció.

2016-ban az ITMO Egyetem megkapta az UNESCO „A nanotudományok és nanotechnológiák fejlesztéséért” kitüntetését a tudományt, az oktatást és az innovációkat egyesítő egyedülálló környezetéért.

2016 óta az ITMO Egyetem állandó szerepet játszik a világ első száz számítástechnikai egyetemében a Times Higher Education (THE) tantárgyi rangsor szerint. 2019-ben az egyetem debütált a világ 100 legmagasabb automatizálási és irányítási egyetemén, és megerősítette pozícióját a nanotechnológia (300. legjobb) és az anyagtudomány (400. top) terén a sanghaji rangsorban (GRAS) az egyetemi tárgyak globális rangsorában ( A világegyetemek tudományos rangsorolása, ARWU).

A Quacquarelli Symonds (QS) 2019-es tantárgyi rangsorai szerint az ITMO Egyetem a világ 300 legnagyobb mérnöki és technológiai, valamint fizika és csillagászati egyetemének egyike; ez lett az egyetlen orosz egyetem, amely szerepelt a QS Art & Design tantárgycsoportban (200 legfontosabb egyetem).

2019-ben az ITMO Egyetem a világ 500 felsőoktatási intézményében szerepelt a THE és a QS World University Ranking szerint, és 13 tantárgyrangsorban képviseltette magát, az ARWU, THE és a QS.

Az informatika jobb, mint egy egyetem!

Jogi nyilatkozat: AAAS és EurekAlert! nem felelősek az EurekAlert-hez eljuttatott sajtóközlemények pontosságáért! közreműködő intézmények által vagy bármilyen információ felhasználása az EurekAlert rendszeren keresztül.