Se utiliza una batería de iones de litio con forma de corazón impresa en un vaso de vidrio para encender un LED. Crédito:Kim, et al. © 2015 Sociedad Química Estadounidense
Los científicos han desarrollado una nueva técnica que puede imprimir baterías en casi cualquier superficie, que se espera que sea esencial para la electrónica flexible del futuro, como las pantallas enrollables, ropa electrónica inteligente, y dispositivos tipo Google Glass. Mientras que las baterías de iones de litio de hoy en día solo se pueden fabricar en formas y tamaños fijos, como cilindros o celdas de bolsa, las nuevas baterías de iones de litio se pueden imprimir en su totalidad, incluidos los electrodos y el electrolito, en casi cualquier lugar. Los investigadores incluso predicen que en el futuro las baterías podrían imprimirse con una impresora 3D en varias formas 3D.
Los investigadores, dirigido por Sang-Young Lee, Profesor del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) en Corea del Sur, han publicado un artículo sobre las nuevas baterías de iones de litio de estado sólido imprimibles (PRISS) en una edición reciente de Nano letras .
En la fabricación de baterías de iones de litio convencionales, los electrodos y las membranas del separador se apilan o enrollan entre sí y se empaquetan en cajas metálicas, que luego se inyectan con electrolitos líquidos. Ha sido difícil fabricar baterías en diversas formas y tamaños debido al hecho de que los electrolitos líquidos son combustibles y pueden tener fugas si no se empaquetan bien. y también porque las membranas separadoras son necesarias para evitar el contacto entre los electrodos.
El nuevo método de fabricación de baterías no requiere inyección de electrolito líquido ni membranas separadoras. En lugar de, el electrolito está hecho de una pasta, los electrodos están hechos de una lechada, y se imprimen consecutivamente en una superficie y luego se curan con luz ultravioleta. Debido a que la pasta de electrolito está impresa entre los electrodos, también desempeña el papel de membrana separadora. La lechada y la pasta también se pueden imprimir a través de una plantilla, permitiendo que las baterías se impriman en diferentes formas, letras, y diseños.
Los ejemplos de baterías imprimibles incluyen una integración perfecta en lentes de anteojos, así como pilas impresas en papel para anteojos y en forma de letras “PRISS” en un material flexible. Crédito:Kim, et al. © 2015 Sociedad Química Estadounidense
"Todos los componentes de la batería, como los cátodos, ánodos y electrolitos, se puede imprimir en objetos arbitrarios de geometrías complejas, permitiendo así la integración perfecta de baterías recargables de estado sólido que se adaptan a la forma con varios factores de forma en objetos de forma compleja (como curvilíneos), "Lee dijo Phys.org . "Prevemos que la batería imprimible que se presenta en este documento es muy prometedora para su uso potencial en los próximos dispositivos electrónicos portátiles e IOT (Internet de las cosas), lo que eventualmente elimina el espacio de batería predesignado con dimensión y forma fijas ".
Para un par de ejemplos, los científicos imprimieron una batería en forma de corazón en una taza, imprimió otra batería en anteojos de papel que se parecían a Google Glass, y también imprimió las letras "PRISS" en papel. Debido a que las baterías impresas se integran perfectamente en la superficie de estos objetos, en cierto modo, parece que no hay batería en absoluto. Sin embargo, conectar cables a estas superficies incrustadas en la batería muestra que pueden alimentar LED.
En general, el rendimiento de la batería impresa es competitivo con el de otras baterías flexibles, demostrar una buena capacidad de almacenamiento a largo plazo, Retención de capacidad del 90% después de 30 ciclos, y ningún cambio detectable en la resistencia eléctrica durante ciclos repetidos de flexión. Todavía, en el futuro, los investigadores planean mejorar ciertas áreas, incluido el aumento de la densidad de energía y la prolongación de la vida útil de la batería.
Otra área de investigación futura es la combinación de las baterías PRISS con la impresión de inyección de tinta de alta precisión y la impresión 3D, lo que conducirá a oportunidades de diseño aún más sin precedentes.
"Para ampliar los campos de aplicación de las baterías imprimibles, Actualmente estamos considerando una amplia variedad de técnicas de impresión, "Lee dijo." La inyección de tinta y la impresión 3D se pueden recomendar como una tecnología prometedora para permitir la fabricación fácil de fuentes de energía de estructura compleja multidimensionales / multiescala. Un requisito previo urgente para lograr este objetivo es que los componentes de la batería imprimibles se ajusten con precisión para cumplir con los requisitos reológicos de cada tecnología de impresión. sin perjudicar las propiedades electroquímicas. Nuestro grupo ha logrado recientemente algunos resultados interesantes en baterías imprimibles con tecnología de impresión 3D y de inyección de tinta. lo que proporcionará campos de aplicación completamente nuevos de fuentes de energía recargables que aún no hemos encontrado ".
© 2015 Phys.org
