3D打印“蔬菜”電池：可回收，更高效

我從崖邊跌落

英國(guó)格拉斯哥大學(xué)（UOG）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)以植物淀粉和碳納米管為電極材料，用3D打印技術(shù)制造了一種新型鋰電池,。這將為移動(dòng)設(shè)備提供更環(huán)保,、容量更大的電源,。相關(guān)研究成果刊登在《電源雜志》中,。鋰離子電池具有輕質(zhì),、緊湊和循環(huán)性能較好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用作筆記本電腦,、移動(dòng)電話、智能手表和電動(dòng)汽車(chē)的電源,。鋰離子電池包含鋰鈷,、錳氧化物或磷酸鐵鋰制成的正極，以及金屬鋰構(gòu)成的負(fù)極,。在充電過(guò)程中,，鋰離子通過(guò)電解液，從正極流向負(fù)極,。在放電過(guò)程中,，離子反方向流動(dòng)，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量,，為設(shè)備提供動(dòng)力,。

多孔結(jié)構(gòu)的微觀形態(tài)（左）與電極循環(huán)充

電極厚度是影響鋰離子電池儲(chǔ)存和釋放能量的主要物理因素之一。厚電極不僅會(huì)限制鋰離子在電極上的擴(kuò)散效果,，進(jìn)而限制鋰離子電池的比能,，還會(huì)降低電池的應(yīng)變耐受性，使其更易因開(kāi)裂而失效,。

UOG設(shè)計(jì)的電池旨在通過(guò)引入納米級(jí)微孔,，在電極尺寸與電極表面積之間建立更好的平衡關(guān)系。與外部尺寸相等的固體電極相比,，微孔電極的表面積得到顯著增加,。為此,，研究人員使用3D打印（即增材制造）技術(shù),，對(duì)電極上微孔的尺寸和位置進(jìn)行了精確控制,。3D打印的原料主要為聚乳酸、鋰-鐵磷酸鹽和碳納米管,。其中,，聚乳酸是由玉米淀粉、甘蔗淀粉,、甜菜淀粉加工而成的可生物降解材料,，它有效提高了電池的可回收性。

研究人員測(cè)試了不同厚度（100,、200和300微米）,、不同材料組合（碳納米管含量3%~10%）不同微孔率（10%~70%）的圓形電極的性能。結(jié)果表明,，300微米厚度,、70%微孔率的電極性能最好，其比能為151 mAhg-1,，大約是使用同等厚度固體電極的傳統(tǒng)鋰離子電池容量的2~3倍,。這種優(yōu)化方式也解決了電極厚度帶來(lái)的問(wèn)題。相較于100微米厚的電極,，300微米厚電極的儲(chǔ)電容量提高了158%,。

論文作者、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Shanmugam Kumar博士說(shuō)：“鋰離子電池已經(jīng)在日常生活中占據(jù)了重要地位,。隨著電氣化和可持續(xù)化發(fā)展的深入,，其重要性還將繼續(xù)提升。然而,，鋰離子電池自身的可持續(xù)性問(wèn)題不容忽視,。在這項(xiàng)研究中，我們使用3D打印工藝對(duì)電極的微孔率進(jìn)行了精確控制,，一定程度上彌補(bǔ)了現(xiàn)有鋰離子電池的缺陷,。我們希望繼續(xù)探索這種微結(jié)構(gòu)電極材料的潛在應(yīng)用性，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出性能更優(yōu)越,、更易回收的可循環(huán)鋰電池,。來(lái)源：科技工作者之家

遠(yuǎn)祥

這是新的技術(shù)研究。。,。

蘇州萬(wàn)坤信息

小時(shí)候總是把電池拆了用里邊的鉛寫(xiě)字玩