Група вчених з Ірландії провела аналіз безлічі досліджень в області виробництва ефективних акумуляторів та їх елементів і прийшла до висновку, що наступним великим стрибком у розвитку цієї технології стане тривимірний друк.
Одна з найважливіших технологій для перших двох десятиліть XXI століття — літій-іонна батарея. Вона забезпечила можливість появи мобільних пристроїв та електромобілів, ноутбуків, натільних медичних апаратів, роботів, дистанційних сенсорів та багато чого іншого. Не дарма розробники літій-іонних батарей були нагороджені Нобелівською премією з хімії.
Але з настанням епохи Інтернету речей, необхідні і якісніші батареї для персональних пристроїв наступного покоління. Крім того, нові батареї вкрай важливі при повному переході людства на поновлювані джерела енергії, адже сонце та вітер — джерела мінливі.
Продуктивність батарей — це результат взаємодії безлічі факторів: місткості, терміну служби, безпеки. Електрохімікам добре відомо, наскільки крихкий баланс цих якостей, і з якою обережністю доводиться пробувати щось нове. Тому, попри велику кількість новітніх розробок, на практиці, проривних технологій так мало.
На думку Володимира Єгорова та його колег з Ірландського національного університету, батареї майбутнього стануть виготовляти на 3D-принтерах. Вчені досліджували безліч різних технологій і прийшли до висновку, що адитивний підхід відкриє шлях до появи нового покоління маленьких та більш досконалих пристроїв зберігання енергії.
«Якщо батареї можна буде друкувати, щоб плавно інтегрувати їх в промисловий дизайн, в естетичних цілях або заради зручності, або за функціональними міркуваннями, на стадії створення пристроїв не доведеться мучитися з громіздкою та фіксованою формою стандартної батареї», пояснив Єгоров.
Однак зробити це не просто. Компоненти батареї дуже реактивні, а катоди та аноди мають складну структуру, іноді кристалічну, а іноді пористу. Створити такі матеріали, які були б придатні для 3D-друку, зовсім непросто. Крім того, що вони повинні бути місткими та витримувати безліч циклів заряду та розряду, вони ще повинні бути безпечними.
А одне з найважливіших завдань для розробників — це зробити батареї придатними для перероблювання. Адже сучасні акумулятори спеціально сконструйовані таким чином, щоб їх не можливо легко розібрати й тому практично неможливо повторно використовувати цінні матеріали, які містяться в них. А це не підходить для технології, яка повинна зіграти ключову роль в переході людства від викопного палива до відновлюваної енергії.
Так що зміни дуже потрібні. І практично всі експерти стверджують, що нове покоління батарей повинно розроблятися з урахуванням можливості їх утилізації. А гнучкість, яку забезпечує 3D-друк, може послужити хорошим стимулом та прискорити таку необхідну революцію в акумуляторній промисловості.
За матеріалами: MIT Technology Review
