Mae Japan yn Sylweddoli'r Defnydd o Argraffu 3D i Weithgynhyrchu Batris Holl-solid-wladwriaeth

Mae Japan' s Athro Prifysgol Tohoku Motoge a chynorthwyydd Kobayashi Hiroaki, ac eraill wedi datblygu'r dechnoleg o ddefnyddio argraffydd 3D i wneud batris holl-solid-state. Wrth wneud, defnyddiwch ddeunyddiau a all newid y caledwch yn rhydd. Dim ond ychydig oriau y mae'n eu cymryd i wneud batri, ac nid oes angen cynnal y broses tymheredd uchel a oedd yn ofynnol yn y gorffennol. Mae'r batri a gynhyrchir gan dreial wedi gwrthsefyll amrywiol brofion perfformiad ac mae ganddo berfformiad penodol, y disgwylir iddo gyfrannu at y defnydd ymarferol cynnar o fatris holl-solid-wladwriaeth.

Electrolyte yw un o brif gydrannau'r batri, fel arfer mewn cyflwr hylifol, ond mae electrolyt batri holl-solid-wladwriaeth yn gadarn, ac mae llai o risg o ddamweiniau tân. Nodwedd arall o'r batri hwn yw y gellir pentyrru'r batri i gynyddu'r capasiti storio fesul cyfaint uned. Disgwylir yn fawr fel batri cenhedlaeth newydd a all ymestyn yr ystod o gerbydau trydan pur (EV).

Mae gan y bilen electrolyt a ddatblygwyd yr un hyblygrwydd â lensys cyffwrdd meddal

Prif ffrwd batris holl-solid-wladwriaeth yw pwyso'n rymus ar yr electrodau a'r deunyddiau electrolyt a'u cynhesu i gannoedd o raddau Celsius. Fodd bynnag, mae angen cost ar y broses wresogi, ac mae yna achosion o gracio thermol. Ar yr un pryd, mae problem. Oherwydd bod yr electrolyt yn galed, pan fydd yr electrod positif a'r electrod negyddol yn ehangu ac yn contractio â gwefru a gollwng, ni ellir cysylltu'r ddau yn agos, gan arwain at berfformiad batri gwael.

Cynhaliodd y tîm ymchwil ymchwil ar gynhyrchu pilenni electrolyt meddal ar gyfer batris holl-solid-wladwriaeth. Ar ôl cymysgu hylif arbennig sy'n ffafriol i symud ïonau lithiwm ac ocsid silicon, gellir ffurfio ffilm wydr sy'n debyg i lensys cyffwrdd meddal. Cyn belled â bod maint yr ocsid silicon yn cael ei newid, gellir addasu'r meddalwch.

Y tro hwn, gostyngodd y tîm ymchwil faint o ocsid silicon a gynhwysir yn y bilen electrolyt gan hanner, gan ei droi'n gel. Yna mae'n gymysg â'r resin a fydd yn cael ei solidoli gan ymbelydredd uwchfioled, ac yna gellir ei fowldio ag argraffydd 3D.

Mae arbrofion wedi profi, trwy droi’r electrolyt, lithiwm cobalt ocsid ar gyfer yr electrod positif, a titanate lithiwm ar gyfer yr electrod negyddol yn ddeunyddiau tebyg i gel, y gellir gwneud batri gydag argraffydd 3D yn unig. Dywedir y gellir ei gynhyrchu mewn tua dwy awr.

Gostyngwch y crynodiad o silicon ocsid yn yr electrolyt, gan droi'r electrolyt yn gel, a gwneud batri trwy argraffydd 3D

Gellir ei gynhyrchu trwy orchuddio'r deunydd a'i arbelydru â phelydrau uwchfioled, heb wres tymheredd uchel, a all leihau'r gost gweithgynhyrchu yn fawr. Nid yw'n hawdd cracio'r electrolyt hyblyg, a hyd yn oed os yw'r gydran yn ehangu ac yn crebachu, gellir ei chlymu'n feddal.

Gall y batri a gynhyrchir gan dreial wefru a gollwng mwy na 100 gwaith. Mae diogelwch hefyd wedi'i gadarnhau gan brofion tân ac ati. Dywedodd yr Athro Honma," Cyn belled â'ch bod chi'n mewnbynnu data, gellir newid y maint a'r siâp yn ôl ewyllys."

Y broblem sy'n wynebu cymhwysiad ymarferol yw nad yw dargludedd ïonig yr electrolyt yn ddigon uchel. Oherwydd na all ïonau lithiwm symud yn llyfn, mae'n anodd rhyddhau egni enfawr ar unwaith.

Bydd y tîm ymchwil yn addasu cyfansoddiad y deunydd gyda'r nod o wella dargludedd ïon. Mae'r arbrawf o ddefnyddio'r batri datblygedig i yrru'r car wedi bod yn llwyddiannus, a chyrhaeddodd cyflymder uchaf yr arbrawf 30 cilomedr yr awr. Bydd ymchwilwyr yn gwneud gwelliannau dro ar ôl tro i gynyddu pŵer allbwn ac ystyried ei osod ar gerbydau trydan pur. Bydd hefyd yn datblygu deunyddiau catod â dwysedd ynni uchel yn egnïol.

Cam cyntaf y nod yw sicrhau defnydd ymarferol wrth gyflenwi pŵer synwyryddion a therfynellau gwisgadwy.