A pittsburghi Carnegie Mellon Egyetem (CMU) és a Missouri Tudomány és Technológia Egyetem kutatói okostelefonoktól laptopokig és játékkonzolokig, minden hordozható elektronikus eszközt potenciálisan megváltoztató módszeren dolgoznak – 3D nyomtatással ugyanis kiváló minőségű lítium-ion elemeket állítanak elő.
Az elemkérdés a számítástudomány egyik legégetőbb problémája. Az egyre nagyobb kapacitással rendelkező eszközök törvényszerűen egyre többet fogyasztanak.
Szinte havonta röppen fel bíztató hír, hogy most már tényleg itt a megoldás, de ennek ellenére folyamatosan tapasztaljuk, hogy az okostelefon hamarabb lemerül. Különféle eljárásokkal, például a csodaanyagnak tartott grafénnal, mikroelemekkel stb. kísérleteznek.
Az elemfejlesztés azonban vitathatatlan eredményei ellenére sem tartja a lépést az infokom eszközök fejlődésével.
A CMU kutatásait az additív gyártással évek óta foglalkozó Rahul Panal gépészmérnök vezeti. A Washington Egyetemen nyomtatott nanoszerkezeteket vizsgált. Az elemekhez saját, Aerosol Jet Printing (AJP) technológiát használnak.
„Szerintem még senki nem használt 3D nyomtatást ennyire komplex szerkezetekhez” – nyilatkozta.
Az AJP tette lehetővé az elektródák rácsszerű geometriáját, és egyben növelte a lyukacsosságukat is. A katód pozitív töltésének növelésével, sokkal több tér használható energiatárolásra.
„Lítium-ion elemek esetében, lyukacsos felépítésű elektródákkal magasabb a töltési kapacitás. Azért lehet így, mert az ilyen architektúrák lehetővé teszik a nagyon magas elektródahasználatot, azaz nagyobb energiatárolást” – magyarázza Panal.
Az ezüstből készült nyomtatott elektródákat lítiummal bevonták, hogy az alkálifémből tartalmazza a szükséges mennyiséget.
Az AJP egyike azon kevés technikának, amelyekkel pontos és összetett geometriák dolgozhatók ki. FDM-mel nem lettek volna képesek ugyanerre.
A teszteken kiderült, hogy az új elektródák tömegükkel összefüggő speciális kapacitása megnégyszereződött, az elektróda töltési területe pedig megduplázódott.
