Mikroakkuja 3D-tulostuksella

Kolmiulotteista tulostustekniikkaa käyttäen voidaan nyt luoda myös hiekanjyvänkokoisia litium-ioni mikroakkuja. Sellaiset voisivat antaa sähköä lääketieteen ja viestinnän mikroteknisille laitteille.

Nykyiset mikroakkujen tekniikat perustuvat ohutkalvoille tuotetuille elektrodeille mutta juuri ohuudesta johtuen ne eivät varastoi tarpeeksi energiaa huomisen pienikokoisiin laitteisiin.

Harvardin ja Illinois at Urbana-Champaign yliopistojen yhteinen tutkijaryhmä arveli, että he voisivat varastoida enemmän energiaa, jos he voisivat luoda pinon tiiviisti lomitettuja ultraohuita elektrodeja, jotka valmistetaan alustasta ylöspäin 3D-tulostuksen avulla.

Jennifer Lewisin johtama tutkijaryhmä laajensi 3D-tulostuksen ominaisuuksia uusilla toiminnallisilla musteilla, joilla on tarvittavia kemiallisia ja sähköisiä ominaisuuksia. Lisäksi musteiden täytyy poistua pienestä suuttimesta kuten hammastahnaa putkestaan ja niiden on kovetuttuva heti lopulliseen muotoonsa.

Toimiakseen myös sähkökemiallisesti aktiivisina aineina ja toimivina anodeina ja katodeina tutkijat loivat anodimusteen, jossa on yhden litiumoksidimetalliin yhdisteen nanohiukkasia ja katodimusteen, jossa on toisen yhdisteen nanohiukkasia.

Tulostin puristaa musteet kahden kultahammaskamman päälle, luoden tiukasti lomitettuja pinoja anodeja ja katodeja. Sitten tutkijat pakkasivat elektrodit pieneen astiaan ja täyttivät sen elektrolyyttiliuoksella.

Tutkijoiden mukaan heidän akkujensa sähkökemiallinen suorituskyky on verrattavissa kaupallisiin akkuihin latauksen ja purkauksen sekä käyttöajan ja energiatiheyden suhteen.