Catodo e anodo diventano parte integrante della struttura dei dispositivi elettronici
Per l’elettronica del futuro arrivano le batterie agli ioni di litio stampate in 3D
(Rinnovabili.it) – Le batterie agli ioni di litio hanno colonizzato la maggior parte dei dispositivi elettronici moderni, dalle auto ai computer portatili, passando per telefoni cellulari e storage domestico. Per i produttori di questi beni è significato, fino ad oggi, adattare i propri dispositivi in base alle dimensioni e alla forma delle batterie disponibili in commercio, in modo tale da non sprecare spazio importante.
Per superare questi limiti progettuali un gruppo di chimici, provenienti da diverse università statunitensi, ha sviluppato un nuovo processo per ottenere batterie agli ioni di litio stampate in 3D in qualsiasi forma e dimensione.
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Il risultato del lavoro è stato pubblicato in questi giorni su ACS Applied Energy Materials. L’articolo, firmato dagli scienziati Christopher Reyes, Benjamin Wiley e colleghi, riporta lo sviluppo di materiali anodici, catodici e separatori che consentono la stampa 3D di batterie complete a partire dalle celebri macchine FFF (acronimo di Fused Fabrication Fabrication).
Teoricamente, con la stampa tridimensionale è possibile fabbricare un intero dispositivo, compreso il sistema di accumulo e le componenti elettroniche. Tuttavia, i più comuni polimeri utilizzati, come il poli(acido lattico) o PLA, non sono conduttori ionici, requisito essenziale se si vuole creare una batteria al litio. Per superare il problema i chimici hanno aumentato la conduttività ionica del PLA infondendolo con una soluzione elettrolitica, una miscela di etil metil carbonato, propilene carbonato e LiClO4. Successivamente hanno incrementato anche la conducibilità elettrica della batteria incorporando grafene e nanotubi di carbonio a parete multipla rispettivamente nell’anodo e nel catodo.
Per testare le prestazioni delle nuove batterie agli ioni di litio stampate in 3D, il team ha creato un braccialetto a LED, in cui il sistema d’accumulo è parte integrante della struttura. Il risultato? La batteria per ora è in grado di alimentare il LED per circa 60 secondi. Secondo i ricercatori, la capacità è di circa due ordini di grandezza inferiore a quella delle batterie commerciali, quindi troppo bassa per l’uso pratico. Tuttavia, affermano di avere diverse idee per aumentare ulteriormente il valore della capacità, come la sostituzione dei materiali basati su PLA con paste stampabili in 3-D.
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