Руски изследователи предлагат отпечатване на електроди за литиево-йонни батерии върху мастилено-струен принтер, което ще намали дебелината на електродите с 10-20 пъти. Това отваря нови перспективи за производството на компактна електроника и трансформаторни устройства.

печат

Група учени от Санкт Петербург предложи нов метод за производство на електроди за литиево-йонни батерии, които захранват лаптопи, смартфони и таблети. Изследователите са показали, че тези елементи могат да бъдат отпечатани на мастилено-струен принтер, което ще намали дебелината на електродите с 10-20 пъти и ще отвори нови възможности за производителите на компактна електроника. Тяхната статия е публикувана в списание Energy Technology.

Как да постигнем по-голям капацитет за литиево-йонни батерии, но едновременно с това да ги направим по-леки и по-компактни, е грижа на много инженери от високотехнологични компании. От размера и капацитета на батерията зависи колко тежък ще бъде лаптопът, колко време смартфонът ще може да работи, без да е необходимо презареждане, и докъде ще стигне електрическата кола. Днешните стандартни методи за производство на литиево-йонни батерии не позволяват значително увеличаване на теглото или размера им, без да се налага загуба на капацитета на батерията им. За да се постигне този резултат, е необходима промяна в производството на компоненти на батерията.

Група учени от Санкт Петербург от Университета ITMO, Петербургския политехнически университет „Петър Велики“ и Института „Йоффе“ предложи технология, при която дебелината на нивото на катодния материал може да бъде намалена с 10 или дори 20 пъти. Това ще предостави възможност за намаляване на размера и теглото на цялата батерия, тъй като стандартната батерия на таблет или лаптоп може да има стотици от тези слоеве.

„Разработихме мастило за мастилено-струен печат на катодния материал“, казва Денис Колчанов, докторант в лабораторията SCAMT на ITMO, който е съавтор на статията. "Успяхме да приложим слой с дебелина около 5 микрометра върху текущия колектор. Съществуващите промишлени проби използват катодни материали с дебелина 100 микрометра. Лабораторните проби, създадени на базата на други технологии, дават дебелина от 50 микрометра. Следователно, успяхме да намалим дебелината с 10-20 пъти. Не е възможно да се направи още по-малък слой с тази технология, защото ще се получи късо съединение. "

Изследователите наскоро потвърдиха работоспособността на отпечатания катоден материал, за да докажат, че технологията може да се използва за създаване на по-малка работеща батерия със сходни свойства.

На теория това развитие може да има друг полезен ефект. Печатът на ултратънки токосъбирачи с катоден материал може да позволи на учените да създадат гъвкава батерия, която да не се деформира при огъване. Това е важно, защото днес високотехнологичните компании са изправени пред трудна задача: от една страна, потребителите искат техните приспособления да бъдат леки и компактни, докато от друга страна хората се радват да гледат снимки и видеоклипове от възможно най-голям екран. Освен това нараства търсенето на трансформаторни устройства, които могат да се използват както като таблети, така и като лаптопи. Сгъваемите и разтегателни приспособления са предназначени за решаване на тези проблеми. Такива устройства бяха представени на изложението CES 2020, което се проведе в самото начало на 2020 г.

За да разработят подобно устройство, инженерите трябва да мислят не само за екрана и корпуса му, но и за поставянето на стандартна литиево-йонна батерия. В идеалния случай батерията на таблета-трансформатор трябва да се огъне заедно с кутията.

„На теория нашата разработка може да се използва за създаване на такива устройства“, обяснява Денис Колчанов. "Има огромна възможност тънките електроди да бъдат по-гъвкави, тъй като няма да се деформират при огъване. Това ще ни позволи да ги използваме в трансформаторни устройства."

Справка: Мастилено-струен печат на литиево-богат катоден материал за тънки филмови литиеви йонни микробатерии. Денис С. Колчанов, Иля Митрофанов, Артем Ким, Юрий Коштял, Александър Румянцев, Екатерина Сергеева, Александър Виноградов, Анатолий Попович, Максим Ю. Максимов. Енергийни технологии. 24 октомври 2019.

Университетът ITMO (Санкт Петербург) е национален изследователски университет и първокласното висше учебно заведение в Русия в областта на информационните и фотонните технологии. Университетът е ръководител на проект 5-100, руската програма за академични постижения.

ITMO е алма матер на победителите в множество международни състезания по програмиране, като ICPC (екипът на ITMO е единственият и единствен в света седемкратен шампион на ICPC), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Yandex Algorithm, Russian Code Cup и Topcoder Open. Приоритетните изследователски области на университета включват ИТ, фотоника, робототехника, квантови комуникации, химия на решения и усъвършенствани материали, транслационна медицина, градски изследвания, изкуство и наука и научна комуникация.

През 2016 г. Университетът ITMO получи медала на ЮНЕСКО „За развитието на нанонауките и нанотехнологиите“ за уникалната си среда, която обединява науката, образованието и иновациите.

От 2016 г. ITMO University е постоянна характеристика в топ 100 на световните университети по компютърни науки според класацията на Times Higher Education (THE). През 2019 г. университетът дебютира в топ 100 на световните университети по автоматизация и управление и затвърди позициите си в областта на нанотехнологиите (топ 300) и материалознанието (топ 400) в глобалната класация на академичните дисциплини (GRAS) на класацията в Шанхай ( Академично класиране на световните университети, ARWU).

Според класацията на Quacquarelli Symonds (QS) за 2019 г., ITMO University е един от 300-те най-добри университета в света в областта на инженерството и технологиите и физиката и астрономията; той също стана единственият руски университет, включен в тематичната група QS Art & Design (топ 200 университета).

През 2019 г. ITMO University беше включен в топ 500 на висшите учебни заведения според THE и QS World University Rankings и беше представен в 13 предметни класации, публикувани от ARWU, THE и QS.

Това е повече от университет!

Опровержение: AAAS и EurekAlert! не носят отговорност за точността на съобщенията за новини, публикувани в EurekAlert! чрез допринасящи институции или за използване на каквато и да е информация чрез системата EurekAlert.