14.02.2020
Группа петербургских ученых предложила новый способ изготовления электродов в литий-ионные аккумуляторы, которые питают ноутбуки, смартфоны и планшеты. Исследователи показали, что эти элементы могут быть напечатаны на струйном принтере, что уменьшит толщину электродов в 10-20 раз и откроет новые возможности для производителей компактной электроники.
Как получить литий-ионные аккумуляторные батареи большей емкости, но сделать их более легкими и компактными? Размер и емкость аккумулятора определяют, насколько тяжелым будет ноутбук, сколько времени смартфон сможет проработать без подзарядки, и как далеко продвинется электромобиль. Сегодняшние стандартные методы производства литий-ионных аккумуляторов не позволяют значительно увеличить их вес или размер без потери емкости аккумулятора. Для достижения этого результата необходимо изменить производство компонентов батареи.
Группа петербургских ученых из Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого и Института Иоффе предложила технологию, при которой толщина слоя катодного материала может быть уменьшена в 10 или даже 20 раз. Это даст возможность получить аккумуляторы гораздо меньшего размера и веса.
Денис Колчанов, аспирант лаборатории SCAMT ИТМО говорит: «Мы разработали чернила для струйной печати катодного материала. И нам удалось нанести слой толщиной около 5 микрометров на токосъемник. Существующие промышленные образцы используют катодные материалы толщиной 100 микрометров. Лабораторные образцы, созданные на основе других технологий, дают толщину 50 микрометров. Поэтому мы смогли уменьшить толщину в 10-20 раз. С помощью этой технологии невозможно сделать еще меньший слой, потому что произойдет короткое замыкание».
Исследователи недавно подтвердили работоспособность печатного катодного материала, чтобы доказать, что технология может быть использована для создания батареи меньшего размера с аналогичными свойствами.
В теории это развитие может иметь еще один полезный эффект. Печать на ультратонких токосъемниках с катодным материалом позволит ученым создать гибкую батарею, которая не деформируется при сгибании. Это важно, потому что сегодня перед высокотехнологичными компаниями стоит сложная задача: с одной стороны, пользователи хотят, чтобы их гаджеты были легкими и компактными, а с другой - людям нравится смотреть картинки и видео с максимально большого экрана. Кроме того, растет спрос на трансформаторные устройства, которые можно использовать как в качестве планшетов, так и ноутбуков. Складные и расширяемые гаджеты предназначены для решения этих проблем. Такие устройства были представлены на выставке CES 2020, которая проходила в самом начале 2020 года.
Чтобы разработать такое устройство, инженерам нужно задуматься не только о его экране и корпусе, но и о размещении стандартной литий-ионной батареи. В идеале батарея планшета-трансформера должна сгибаться вместе с корпусом.