Jepang Menyadari Penggunaan Pencetakan 3D Untuk Memproduksi Baterai All-solid-state

Profesor Universitas Tohoku Jepang Motoge dan asisten Kobayashi Hiroaki, dan yang lainnya telah mengembangkan teknologi menggunakan printer 3D untuk membuat baterai semua-solid-state. Saat membuat, gunakan bahan yang dapat dengan bebas mengubah kekerasan. Hanya butuh beberapa jam untuk membuat baterai, dan tidak perlu melakukan proses suhu tinggi yang diperlukan di masa lalu. Baterai yang diproduksi uji coba telah bertahan dari berbagai tes kinerja dan memiliki kinerja tertentu, yang diharapkan berkontribusi pada penggunaan praktis awal baterai all-solid-state.

Elektrolit adalah salah satu komponen utama baterai, biasanya dalam keadaan cair, tetapi elektrolit baterai semua-solid-state padat, dan ada sedikit risiko kecelakaan kebakaran. Fitur lain dari baterai ini adalah baterai dapat ditumpuk untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan per unit volume. Hal ini sangat diantisipasi sebagai baterai generasi baru yang dapat memperluas jangkauan kendaraan listrik murni (EV).

Membran elektrolit yang dikembangkan memiliki fleksibilitas yang sama dengan lensa kontak lunak.

Arus utama baterai semua-solid-state adalah untuk secara paksa menekan elektroda dan bahan elektrolit bersama-sama dan memanaskannya hingga ratusan derajat Celcius. Namun, proses pemanasan membutuhkan biaya, dan ada kasus retak termal. Pada saat yang sama, ada masalah. Karena elektrolit keras, ketika elektroda positif dan elektroda negatif berulang kali mengembang dan berkontraksi dengan pengisian dan pemakaian, keduanya tidak dapat dilampirkan dengan cermat, menghasilkan kinerja baterai yang buruk.

Tim peneliti melakukan penelitian tentang produksi membran elektrolit lunak untuk baterai semua-solid-state. Setelah mencampur cairan khusus yang kondusif untuk pergerakan ion lithium dan silikon oksida, film kaca yang mirip dengan lensa kontak lunak dapat terbentuk. Selama jumlah silikon oksida diubah, kelembutan dapat disesuaikan.

Kali ini, tim peneliti mengurangi jumlah silikon oksida yang terkandung dalam membran elektrolit hingga setengahnya, mengubahnya menjadi gel. Kemudian dicampur dengan resin yang akan dipadatkan oleh radiasi ultraviolet, dan kemudian dapat dibentuk dengan printer 3D.

Percobaan telah membuktikan bahwa dengan mengubah elektrolit, lithium kobalt oksida untuk elektroda positif, dan lithium titanate untuk elektroda negatif menjadi bahan seperti gel, baterai dapat dibuat hanya dengan printer 3D. Dikatakan bahwa itu dapat diproduksi dalam waktu sekitar dua jam.

Mengurangi konsentrasi silikon oksida dalam elektrolit, mengubah elektrolit menjadi gel, dan membuat baterai melalui printer 3D

Hal ini dapat diproduksi dengan melapisi bahan dan iradiasi dengan sinar ultraviolet, tanpa pemanasan suhu tinggi, yang dapat sangat mengurangi biaya produksi. Elektrolit fleksibel tidak mudah retak, dan bahkan jika komponen mengembang dan menyusut, itu dapat terpasang dengan lembut.

Baterai yang diproduksi uji coba dapat dengan stabil mengisi dan melepaskan lebih dari 100 kali. Keselamatan juga telah dikonfirmasi oleh tes kebakaran dll. Profesor Honma berkata, "Selama Anda memasukkan data, ukuran dan bentuk dapat diubah sesuka hati."

Masalah yang dihadapi aplikasi praktis adalah bahwa konduktivitas ionik elektrolit tidak cukup tinggi. Karena ion lithium tidak dapat bergerak dengan lancar, sulit untuk melepaskan energi besar secara instan.

Tim peneliti akan menyesuaikan komposisi bahan dengan tujuan meningkatkan konduktivitas ion. Percobaan menggunakan baterai yang dikembangkan untuk mengendarai mobil telah berhasil, dan kecepatan maksimum percobaan mencapai 30 kilometer per jam. Para peneliti akan melakukan perbaikan berulang kali untuk meningkatkan daya output dan mempertimbangkan untuk memasangnya pada kendaraan listrik murni. Ini juga akan dengan penuh semangat mengembangkan bahan katoda dengan kepadatan energi tinggi.

Tahap pertama dari tujuan ini adalah untuk mencapai penggunaan praktis dalam catu daya sensor dan terminal yang dapat dikenakan.