Wetenschappers van Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University (SPbPU) ontwikkelen een technologie om de elektroden voor miniatuur li-ionbatterijen te printen met een inkjetprinter. Het lopende onderzoek kan helpen bij het creëren van stroomvoorzieningen voor biosensoren, draagbare elektronica, en andere miniatuurapparaten. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in een van de toonaangevende wetenschappelijke tijdschriften Energie Technologie . Het onderzoek werd uitgevoerd met financiële steun van het National Technological Initiative centre van SPbPU en twee Russische wetenschappelijke stichtingen.

Li-ionbatterijen geproduceerd door een conventionele technologie, een hoge energiedichtheid hebben, wat betekent dat ze een grote hoeveelheid ervan in een klein volume kunnen opslaan. Door deze eigenschap ze worden vaak gebruikt voor miniatuurapparaten, zoals smartwatches, styluspennen enzovoort. Vandaag de dag, de vooruitgang op dat gebied bereikte zijn technologische limiet, en een verdere verkleining is een uitdaging. Daarom, technologische groei vereist nieuwe benaderingen voor de productie van batterijen. Andere mogelijke oplossingen zijn de methoden die worden gebruikt bij de productie van geïntegreerde schakelingen, evenals verschillende afdrukmethoden die een voordeel hebben in hun hoge prestaties.

Om elektroden met de gegeven eigenschappen te printen, men moet de synthesevoorwaarden selecteren, samenstelling en viscositeit van de afdrukoplossing, en de afdrukparameters (bijvoorbeeld de afstand tussen de druppels en het aantal aangebrachte lagen). Het is een uitdagende taak voor specialisten uit verschillende wetenschapsgebieden. Elektroden vervaardigd door inkjetprinten, kan geen voldoende hoge energiedichtheid bieden in vergelijking met elektroden die met traditionele technologie worden geproduceerd. Het waargenomen verschil is te wijten aan het gebruik van verschillende materialen, evenals de parameters van de vervaardigde elektroden-actieve laagdichtheid, het aandeel actief materiaal, enzovoort.

"Om het verschil in energiedichtheid te verkleinen, we stellen voor om veelbelovende verbindingen te gebruiken op basis van lithium en mangaan verrijkt kathodemateriaal met een verhoogde capaciteit, " zei Maxim Maximov, de leidende onderzoeker bij het "Synthesis of new materials and structure Laboratory" van het Advanced Manufacturing Technologies Center van het National Technology Initiative (NTI) van de Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University. "We hebben de mogelijkheid aangetoond om elektroden te vervaardigen met dit materiaal door middel van inkjetprinten. We hebben ook ontdekt dat de energie-intensiteit van het materiaal in de bedrukte elektrode en de elektrode gemaakt met traditionele technologie dicht bij elkaar liggen."

Met behulp van het gesynthetiseerde actieve kathodemateriaal, de wetenschappers bereidden een stabiele colloïdale oplossing voor en optimaliseerden de reologische parameters voor inkjetprinten. Ze selecteerden de voorwaarden voor het printen van elektroden, voerde een onderzoek uit naar de elektrochemische eigenschappen van bedrukte elektroden, bevestiging van de vooruitzichten van het gebruik van deze technologische benadering en de gekozen samenstelling van het kathodemateriaal. Spoedig, wetenschappers zijn van plan onderzoek te doen dat zal zorgen voor een verdere verhoging van de energie-intensiteit van de geprinte elektroden en het prototype van de li-ionbatterij.