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3D-gedruckte Lithium-Ionen-Batterien
Nov 02, 2018


行业新闻 

Elektrofahrzeuge und die meisten elektronischen Geräte wie Handys und Laptops werden mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben. Bislang mussten Hersteller ihre Geräte auf die Größe und Form handelsüblicher Batterien auslegen. Forscher haben jedoch eine neue Methode entwickelt, um Lithium-Ionen-Akkus in nahezu jeder Form zu drucken. Sie berichten über ihre Ergebnisse in ACS Applied Energy Materials.

 

Die meisten auf dem Markt befindlichen Lithium-Ionen-Akkus gibt es in zylindrischen oder rechteckigen Formen. Wenn ein Hersteller ein Produkt entwickelt, z. B. ein Mobiltelefon, muss er dem Akku eine bestimmte Größe und Form zuweisen, wodurch Platz verschwendet und die Gestaltungsmöglichkeiten eingeschränkt werden. Theoretisch können 3D-Drucktechnologien ein gesamtes Gerät einschließlich der Batterie sowie struktureller und elektronischer Komponenten in nahezu jeder Form herstellen. Die für den 3D-Druck verwendeten Polymere wie Polymilchsäure (PLA) sind jedoch keine Ionenleiter, was eine große Hürde für das Drucken von Batterien darstellt. Christopher Reyes, Benjamin Wiley und seine Kollegen wollten ein Verfahren entwickeln, um komplette Lithium-Ionen-Batterien mit einem kostengünstigen 3-D-Drucker zu drucken.

 

Die Forscher erhöhten die Ionenleitfähigkeit von PLA durch Infusion einer Elektrolytlösung. Darüber hinaus verstärkten sie die elektrische Leitfähigkeit der Batterie, indem sie Graphen oder mehrwandige Kohlenstoffnanoröhrchen in die Anode bzw. Kathode einbauen. Um das Potenzial der Batterie zu demonstrieren, druckte das Team 3-D ein LED-Armband mit integriertem Lithium-Ionen-Akku. Die Armband-Batterie könnte etwa 60 Sekunden lang eine grüne LED-Anzeige einschalten. Den Forschern zufolge ist die Kapazität der 3D-gedruckten Batterie der ersten Generation etwa zwei Größenordnungen niedriger als die von handelsüblichen Batterien, was für den praktischen Einsatz zu gering ist. Sie sagen jedoch, dass sie verschiedene Ideen haben, um die Kapazität zu erhöhen, beispielsweise den Austausch von PLA-basierten Materialien durch 3D-bedruckbare Pasten.