В США создали 3D-принтер для печати "идеальных" аккумуляторов

Стартап из США под названием Sakuu разработал 3D-принтер для печати твердотельных батарей нового поколения, которые могут превзойти литий-ионные.

Об этом пишет портал IEEE Spectrum.

Как утверждают инженеры, их технология струйной печати позволяет создавать твердотельные батареи, характеристики которых не хуже, или даже лучше, чем у современных аккумуляторов. При этом они дешевле в производстве. Во время испытаний принтера им удалось напечатать маленький накопительный элемент емкостью 3 ампер-часа.

"Чтобы получить батареи с максимальной плотностью энергии, мы хотим минимизировать объем всех элементов, которые ничего не добавляют к производительности батареи", — объяснил Карл Литтау, технический директор Sakku.

Новосозданная батарея содержит литий-металлический анод, а также керамический электролит, который разделяет его с катодом. Стоит отметить, что традиционные литий-ионные аккумуляторы используют в качестве электролитов органические жидкости, что значительно повышает риск возгорания.

Прототип принтера позволяет наносить несколько материалов одним тонким слоем. Он использует связующее вещество, разработанное в Массачусетском технологическом институте, которое наносится на слой порошка. Как уверяют инженеры Sakku, таким образом они могут сочетать в одной батарее струйную обработку металла и керамики.

Компания не раскрывает деталей касательно того, как устроено их изобретения, однако утверждает, что технология и производство электролита "являются своего рода жемчужиной для всех, кто работает в области твердотельных аккумуляторных батарей".

Представители Sakku говорят, за последний год им удалось в 100 раз увеличить энергоемкость твердотельной батареи, энергоэффективность — в более чем в 12 раз.

В конце 2021 года они собираются создать первый автоматический принтер на основе новой технологии и начать производить батареи в промышленных масштабах.

Технология 3D-печати Sakku разработана с учетом использования в автопроме, ведь стартап поддерживает японский производитель автомобильных запчастей Musashi Seimitsu. Литтау отмечает, что принтер способен создать батарею практически для любой техники: от аккумуляторов для скутеров до датчиков для устройств Интернета вещей.

Литий-ионные аккумуляторы используются практически во всех современных устройствах, включая смартфоны, ноутбуки, электротранспорт. Литий-металлические аналоги могут похвастаться большей емкостью и плотностью, однако обладают большим недостатком: дендриты нарастают на аноде при каждом цикле и со временем проникают к катоду, создавая опасность короткого замыкания и возгорания.

Выход есть: недавно ученые из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS) придумали способ, как замедлить рост дендритов. Они считают, что для этого необходимо разместить между анодом и катодом материалы разной устойчивости, будто разные продукты между тостами бутерброда. Как сообщают физики, прототип их батареи можно заряжать до 10 тысяч раз при высокой плотности тока без значительного ухудшения характеристик.

Ранее ученые создали первый в истории сверхмощный микроаккумулятор. Он весит, как два рисовых зерна, но может вместить много энергии благодаря модернизированному корпусу.