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国际动态 | 日本研究人员开发出用于电池的新型 3D 打印电极
发布时间:2022.08.12    新闻来源:南极熊3D打印网   浏览次数:
2022年8月11日获悉,来自日本仙台东北大学的研究人员最近宣布发现了一种3D打印新工艺——3D打印高性能的碳微晶格电池电极。有关这项研究的文章被发表在科学杂志《Small》上。据悉,这项新工艺有望成为生产更便宜、性能更好的电池的替代方法,并且减少电池的生产和使用对环境带来的危害。

当人们意识到汽油动力机器和车辆对环境的负面影响时,似乎只要改用电池就可以解决这些问题了。从那时起,似乎没有人质疑这种新的、所谓完全环保的选择。然而,没过多久,科学家们就发现,这个简单的替代方案毕竟不像它看起来那么绿色。
虽然电池的使用确实对我们的地球没有危害,但另一方面,这些电源的生产和处置却非常有害。生产过程中涉及的危险化学品,以及危险的电池酸,本身就构成了很大的环境威胁,考虑到现在使用的电子设备比以往任何时候都多,这种威胁是一个越来越令人担忧的原因。当然,禁止使用电池不是一种选择,但使其更加生态化的唯一方法是找到更好地利用它们的方法,通过实现更高的性能,从而降低电池的生产量,正如日本研究人员最近的这一发现。
△电池的使用正在增加(图片来源:Tyler Lastovich)。
提高电池的性能
为解决当前的电池污染问题,东北大学材料科学家Akira Kudo和他的同事开发了一个新工艺:通过3D打印用于新型高性能、低成本电池的碳微晶格电极。这种新方法的目标是通过最大限度地提高活性材料的潜力和能力,将用于制造电池的活性材料的装载数量增加到一个电池单元中。这种负载材料的增加有望减少非活性材料。然而,虽然这些非活性材料负载将多个电池结合在一起,但电池将需要更厚的电极,而这将限制离子的移动,并随之限制电池内的电荷。
△3D打印的例子。图片来源:东北大学
在他们的新尝试中,Akira Kudo和他的团队使用立体光刻技术(SLA)从树脂中创造出微晶格结构,然后通过一个称为热解的过程将其碳化而缩小。由此产生的硬质碳阳极能够更快地传输产生能量的离子,并具有更精细的晶格结构,这完全强化了阳极的性能。Kudo还指出:"随着3D打印机的分辨率越来越高,钠离子电池最终可能会超过锂离子电池。"尽管这一新发现对Kudo和他的团队来说是一个重大突破,但科学家们仍在努力实现他们的最终目标,即进一步发展这一过程,并很快使用这些精细架构的电极来制造高性能、高性价比的钠离子电池。

 
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