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Componenti della batteria agli ioni di litio da stampare su una stampante a getto d'inchiostro

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Gli scienziati della Peter the Great St.Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University (SPbPU) stanno sviluppando una tecnologia per stampare elettrodi per batterie miniaturizzate agli ioni di litio con una stampante a getto d'inchiostro. La ricerca in corso può aiutare a creare alimentatori per biosensori, elettronica indossabile e altri dispositivi in miniatura. I risultati dello studio sono pubblicati sulla rivista Energy Technology.

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Le batterie agli ioni di litio hanno un'alta densità di energia e sono quindi spesso utilizzate per dispositivi elettronici in miniatura. Ma per ottenere un'ulteriore riduzione delle dimensioni delle batterie, sono necessari nuovi approcci alla produzione di batterie. Le soluzioni possibili includono metodi utilizzati per la produzione di circuiti integrati, così come vari metodi di stampa che hanno un vantaggio nelle loro alte prestazioni.

Secondo i ricercatori, per stampare elettrodi con le caratteristiche date, è necessario selezionare le condizioni di sintesi, la composizione e la viscosità della soluzione di stampa e i parametri di stampa. Gli elettrodi prodotti dalla stampa a getto d'inchiostro non possono fornire una densità di energia sufficientemente elevata rispetto agli elettrodi prodotti dalla tecnologia tradizionale. Le differenze sono attribuite all'uso di vari materiali, nonché ai parametri degli elettrodi prodotti, tra cui la densità dello strato attivo, la proporzione di materiale attivo, ecc.

"Per ridurre la differenza di densità energetica, proponiamo di utilizzare promettenti composti a base di litio e materiale catodico arricchito di manganese con una maggiore capacità", ha detto Maxim Maxim Maximov, un ricercatore presso il Centro Tecnologie di produzione avanzate del National Technology Initiative (NTI) della Peter the Great San Pietroburgo Polytechnic University, in un comunicato. "Abbiamo dimostrato la possibilità di produrre elettrodi con questo materiale mediante stampa a getto d'inchiostro. Abbiamo anche scoperto che l'intensità energetica del materiale dell'elettrodo stampato e dell'elettrodo realizzato con la tecnologia tradizionale sono vicine".

Gli scienziati hanno utilizzato il materiale catodo attivo sintetizzato per preparare una soluzione stabile e hanno ottimizzato i suoi parametri per la stampa a getto d'inchiostro. Hanno selezionato le condizioni per gli elettrodi di stampa e hanno condotto uno studio delle proprietà elettrochimiche degli elettrodi stampati, confermando la fattibilità dell'approccio tecnologico proposto e la composizione scelta del materiale catodico.

Gli scienziati sono alla ricerca di un ulteriore aumento della densità di energia degli elettrodi stampati e del prototipo della batteria agli ioni di litio.