Достигнут прорыв в технологии 3D-печати полых электродов для батарей - «Технологии»

В Университете Карнеги-Меллона разработали новый вид 3D-печати, который позволил обойти прежние недостатки «гребенчатой геометрии». И открыл путь к созданию сложных многомерных, но все еще пористых на микроуровне конструкций. Авторы новинки уверены, что произведут революцию в энергетике.

Полый электрод по определению лучше цельного, так как электролит сможет не только оседать на внешнем слое, но и проникать глубоко внутрь, что многократно увеличивает накапливаемый заряд. Проблема в том, чтобы разработать и реализовать такую структуру, которая сохранит прочность, надежность в работе и не окажется слишком дорогой. Это направление именуется «гребенчатой геометрией», но она не подходит для печати действительно крупных объектов на традиционном 3D-принтере.

Поэтому ученые сконструировали новое устройство, которое не осаждает пластик, а выстреливает микрокапельки в нужном направлении, со строго выверенной энергий, вектором и коэффициентами адгезии и инерции. Капля попадает в цель, но не стекает, а застывает, становясь с ней единым целым. Это позволило вести печать трехмерных конструкций любой сложности и создавать пористые элементы с огромным количеством пустого пространства внутри. Метод очень эффективен и быстр, поэтому сейчас проходит стадию получения патента.

При тех же габаритах пористый электрод обеспечивает удельную емкость вчетверо больше, чем у цельного аналога, а объемная емкость удваивается. И никакой деградации даже после 40 циклов зарядки-разрядки. Но главное – чем меньше материала использовано в электроде, тем он легче, при сохранении схожих эксплуатационных качеств. Это значит, что все аккумуляторы, батареи, топливные элементы и т.д. станут в разы компактнее нынешних, если технология получит коммерческое применение.