Científicos de la Universidad Politécnica Peter the Great de San Petersburgo (SPbPU) están desarrollando una tecnología para imprimir los electrodos para baterías de iones de litio en miniatura utilizando una impresora de inyección de tinta. La investigación en curso puede ayudar a crear fuentes de alimentación para biosensores, electrónica portátil, y otros dispositivos en miniatura. Los resultados del estudio se publican en una de las principales revistas científicas Tecnología Energética . La investigación se llevó a cabo con el apoyo financiero del centro de Iniciativa Tecnológica Nacional de SPbPU y dos subvenciones de la fundación científica rusa.

Baterías de iones de litio producidas por tecnología convencional, tienen una alta densidad energética, lo que significa que pueden almacenar una gran cantidad en un pequeño volumen. Debido a esta propiedad, a menudo se utilizan para dispositivos en miniatura, como relojes inteligentes, bolígrafos stylus y así sucesivamente. Hoy en día, el avance en ese campo alcanzó su límite tecnológico, y una mayor reducción de tamaño es un desafío. Por lo tanto, El crecimiento de la tecnología requiere nuevos enfoques para la fabricación de baterías. Entre otras posibles soluciones están los métodos utilizados en la producción de circuitos integrados, así como varios métodos de impresión que tienen la ventaja de su alto rendimiento.

Para imprimir electrodos con las características dadas, hay que seleccionar las condiciones de síntesis, composición y viscosidad de la solución de impresión, y los parámetros de impresión (por ejemplo, la distancia entre las gotas y el número de capas aplicadas). Es una tarea desafiante para especialistas de diferentes campos de la ciencia. Electrodos fabricados por impresión inkjet, no puede proporcionar una densidad de energía suficientemente alta en comparación con los electrodos producidos por tecnología tradicional. La diferencia observada se debe al uso de varios materiales, así como los parámetros de los electrodos fabricados:densidad de capa activa, la proporción de material activo, etc.

"Para reducir la diferencia en la densidad de energía, proponemos utilizar compuestos prometedores a base de material de cátodo enriquecido con litio y manganeso con una mayor capacidad, "dijo Maxim Maximov, el investigador principal en el "Laboratorio de síntesis de nuevos materiales y estructuras" del Centro de Tecnologías de Fabricación Avanzadas de la Iniciativa Tecnológica Nacional (NTI) de la Universidad Politécnica Pedro el Grande de San Petersburgo. “Demostramos la posibilidad de fabricar electrodos con este material mediante impresión por inyección de tinta. También hemos constatado que la intensidad energética del material en el electrodo impreso y el electrodo fabricado con tecnología tradicional están cerca”.

Usando el material de cátodo activo sintetizado, los científicos prepararon una solución coloidal estable y optimizaron sus parámetros reológicos para la impresión por inyección de tinta. Seleccionaron las condiciones para la impresión de electrodos, realizó un estudio de las propiedades electroquímicas de los electrodos impresos, confirmando las perspectivas de utilizar este enfoque tecnológico y la composición elegida del material del cátodo. Pronto, Los científicos planean realizar una investigación que proporcionará un aumento adicional en la intensidad energética de los electrodos impresos y el prototipo de la batería de iones de litio.