Pozrite si
Určitú formovateľnosť priniesli už lítium-polymérové (Li-pol) batérie, aké máte pravdepodobne aj vo svojich smartfónoch, ale v malých gadgetoch a nositeľných zariadeniach by sme často potrebovali podstatne väčšiu kreativitu.
Zariadenia používajúce štandardne dostupné batérie sa im musia rozmerovo prispôsobovať, väčšinou na úkor zbytočného priestoru. Tento problém by mohli rozlúsknuť Li-ion batérie vytlačené pomocou 3D tlačiarne.
Pomôžu 3D tlačiarne?
Výskum, publikovaný v ACS Applied Energy Materials ukázal, že pomocou 3D-tlačiarne je možné vytvoriť lítium-iónové batérie akéhokoľvek požadovaného tvaru. Ale nie je to celkom jednoduché.
Výrobu Li-ion batérií pomocou 3D tlače komplikuje skutočnosť, že polyméry tradične používané pri takejto tlači nie sú iónové vodiče. Cieľom bolo nájsť spôsob tlače lítium-iónových batérií vlastných rozmerov a tvarov nákladovo efektívnym spôsobom pomocou bežnej, široko dostupnej 3D tlačiarne.
Aby boli batérie vodivé, tím vedený Christopherom Reyesom a Benjaminom Wileym použili kompozit polylaktickej kyseliny (polylactic acid, PLA) bežne používanej v 3D tlači s roztokom elektrolytu.
Okrem toho vedci pridali do experimentu aj grafénové a uhlíkové nanorúrky, ktoré pomáhajú zvýšiť vodivosť. Po týchto modifikáciách kompozitu dokázali vytlačiť 3D tlačiarňou LED náramok s vlastnou lítium-iónovou batériou.
Ku komercializácii vedie ešte dlhá cesta
Vyzerá to excelentne, ale, ako sme si už pri technológiách nových batérií zvykli, laboratórny úspech máva ešte ďaleko od praktického využitia. Potvrdilo sa to aj v prípade tohto výskumu. „Menším“ hendikepom bolo, že batéria dokázala napájať náramok len 60 sekúnd.
Vedecký tím konštatoval, že kapacita tlačenej batérie je značne nižšia ako v prípade komerčne dostupných štandardov. Zdá sa, že schopnosť výroby pomocou 3D tlače bola dosiahnutá na úkor optimálnej štruktúry a chemického zloženia elektród a elektrolytu.
Vedci však zdôrazňujú, že ide len o začiatok výskumu a majú už viacero nápadov, ako zvýšiť kapacitu tlačených batérií. Ak sa to nakoniec podarí, čo pravdepodobne áno, môžeme sa tešiť na subtílnejšie náramky a nositeľné zariadenia.
V tejto oblasti by sa 3D tlačené batérie uplatnili najlepšie. Vieme si síce dobre predstaviť aj výhody formovaných batérií umiestnených vo výplni karosérie elektromobilu, ale tu hrá rolu aj bezpečnosť. Pokiaľ by takéto batérie neboli úplne bezpečné voči vzplanutiu pri mechanickom poškodení, je lepšie ponechať ich v podvozku.