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行業新品:美利用3D打印機制造出沙粒大小微電池

鉅大LARGE  |  點擊量:135次  |  2020年06月29日  

摘要
美利用3D打印機制造出沙粒大小微電池

據六月十九日報道,美國哈佛大學和伊利諾伊大學厄巴納—尚佩恩分校研究人員合作,開發出一種3D打印的鋰離子微電池,只有一粒沙子大小,而電化性能可媲美商用蓄電池。微電池可以為醫療、通訊等領域的微型設備,包括許多尚在實驗室里、缺乏小電池的發明供應足夠電力。相關論文在線發表于《先進材料》雜志上。


近些年來,工程師們發明了許多微型設備,如醫用移植假體、飛行昆蟲機器人、與目鏡匹配的微型攝像機和麥克等。但給它們供電的電池往往比設備本身還要大,違背了設備微型化的初衷。假如用傳統的沉積薄膜法來制作電極,由于超薄設計,這些固態微電池儲存的電量很少,很難為設備供應足夠電力。假如能制造一種緊密交錯的、由多層平面堆疊而成的超薄電極,將能存儲更多電量。


該項目由哈佛大學工程與應用科學學院漢斯約格·威斯仿生工程研究所教授詹尼弗·劉易斯領導。研究小組設計了一系列功能“墨水”,具有各種化學和電學性能。用這些墨水加上他們特制的3D打印機,能打印出具有電學、光學、化學或生物學相關性質的精密結構,從而大大拓寬了3D打印的應用范圍。


為了打印微電極,他們開發并測試了幾種特殊的“墨水”,能像電化材料那樣,形成工作陽極和陰極,而且能像牙膏相同擠出,打印完成后硬化成像薄膜相同的薄層。他們用一種金屬鋰氧化物納米粒子制造了陽極墨水,用另一種材料制造了陰極墨水,形成一種微小的、陽極和陰極緊密交錯的多層堆疊結構,每層厚度比發絲還細。之后,把這些電極裝在微小容器中,充入電解液就完成了。


研究人員還對微電池存儲和釋放的電量、充電時間進行了檢測?!霸诔浞烹娐?、循環壽命和電流強度方面,它們的電化性能可以和商用蓄電池媲美。我們只是把它縮小到了更小級別?!闭撐暮现?、伊利諾伊大學材料科學與工程副教授辛·狄倫說。


威斯研究所主任唐納德·因格貝爾說:“詹尼弗小組改革了微電池墨水的設計,極大拓寬了3D打印的實際應用領域,同時也為縮小各種設備帶來了新的可能?!?/p>

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