پرینت سه بعدی و افزایش زمان نگهداری شارژ باتری گوشی

با توجه به کاربردهای متنوع پرینت سه بعدی در حوزه های مختلف امروز دانشمندان و پژوهشگران در زمینه های مختلف به دنبال استفاده بهینه از این تکنولوژی هستند. در این مقاله می خواهیم کاربرد پرینت سه بعدی به منظور افزایش زمان نگهداری شارژ باتری گوشی را برایتان شرح دهیم.

پرینت سه بعدی و افزایش زمان نگهداری شارژ باتری گوشی

مهندسان دانشگاه کارنگی ملون یک روش جدید پرینت سه بعدی الکترودهای باتری را توسعه دادند که یک ساختار با تخلخل کنترل شده را ایجاد می کند. روش پرینت سه بعدی آنها می تواند به میزان قابل توجهی ظرفیت و سرعت تخلیه شارژ باتری های لیتیوم یونی را بهبود بخشد.

اگر الکترودهای باتری های لیتیوم یونی دارای منافذ و کانال باشند، می توان ظرفیت باتری را به شدت بهبود بخشید. تا به حال هندسه interdigitated  بهترین هندسه داخلی بوده است که الکترودهای متخلخل را از طریق آن و ساخت افزایشی تولید می کرده اند. این روش اجازه می دهد لیتیوم به صورت کارامد در زمان شارژ و تخلیه در باتری انتقال یابد. اما این تکنیک بهینه نیست.

افزایش زمان نگهداری شارژ باتری گوشی با استفاده از پرینت سه بعدی

Rahul Panat، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه کارنگی ملون و یک تیم از محققان دانشگاه کارنگی ملون در همکاری با دانشگاه علم و صنعت میزوری، روش جدیدی برای ساخت الکترودهای باتری با استفاده از پرینت سه بعدی aerosol jet توسعه دادند. نتایج این تحقیقات در مجله Additive Manufacturing منتشر شده است.

پرینت سه بعدی الکترودهای باتری

پانات گفت: “در مورد باتری های لیتیوم یونی، الکترودهایی با معماری متخلخل می توانند منجر به تولید ظرفیت های بالاتری شوند. دلیل این موضوع این است که چنین ساختاری اجازه می دهد که لیتیوم از طریق حجم الکترود نفوذ کرده و منجر به استفاده بالا از الکترود و در نتیجه افزایش ظرفیت ذخیره سازی انرژی شود.”

در باتری های معمولی ۳۰ تا ۵۰ درصد حجم کل الکترود استفاده نمی شود. پانات توضیح داد: “روش ما که در آن با استفاده از پرینت سه بعدی یک ساختار الکترود میکرولیتیک ایجاد می کنیم که به راحتی انتقال لیتیوم را از طریق کل الکترود انجام می دهد، این مسئله را برطرف کرده و میزان شارژ باتری را افزایش می دهد.”

ساختار میکرولیتیک (Ag) که به عنوان الکترود باتری های لیتیوم یونی استفاده شده بودند نشان می دهد که عملکرد باتری در چندین روش بهبود می یابد، مانند افزایش چهار برابر ظرفیت ویژه و افزایش دو برابر ظرفیت واقعی در مقایسه با یک قطعه الکترود جامد (Ag). همچنین در این روش الکترودها پس از ۴۰ چرخه الکتروشیمیایی شبکه سه بعدی پیچیده خود را حفظ کردند.

تا به حال، تولید باتری های پرینت سه بعدی شده محدود به چاپ مبتنی بر تزریق بود که در آن مواد از داخل نازل تزریق شده و ساختار باتری را تشکیل می دادند.

پرینت سه بعدی در چرخه تولید

محققان دانشگاه کارنگی ملون  روش پرینت سه بعدی منحصر بفرد خود را برای ساختن معماری میکرولاتیک متخلخل با استفاده از قابلیت های موجود در سیستم پرینت سه بعدی Aerosol Jet  توسعه دادند. با استفاده از این روش، محققان قادر به پرینت سه بعدی الکترود باتری به وسیله اتصال سریع قطرات مستقل به ساختارهای سه بعدی هستند. امکان ایجاد این ساختارهای پیچیده با استفاده از روش های تزریقی معمول وجود ندارد.

پانات گفت: “از آنجا که این قطرات از یکدیگر جدا هستند، می توانیم این هندسه های پیچیده جدید ایجاد کنیم. اگر این تنها یک جریان مستقل مواد بود، با استفاده از پرینت سه بعدی تزریقی ما قادر به ساخت آنها نبودیم. من فکر نمی کنم که تا کنون کسی از پرینت سه بعدی برای ایجاد چنین ساختارهای پیچیده ای استفاده کرده باشد. ”

این روش پرینت سه بعدی برای لوازم الکترونیکی مصرفی، صنعت لوازم  پزشکی و همچنین کاربردهای هوا فضا بسیار مهم خواهد بود. محققان تخمین زده اند که این فناوری تا ۲-۳ سال آینده برای استفاده در برنامه های کاربردی صنعتی آماده خواهد شد.

یکی دیگر از مزایای استفاده از پرینت سه بعدی در چرخه تولید گوشی افزایش مقاومت آن در برابر ضربه است. فیلم زیر را حتما مشاهده کنید.

 

منبع:https://www.universityofcalifornia.edu/

http://www.3ders.org/

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.

pdfpdf پرینت سه بعدی و افزایش زمان نگهداری شارژ باتری گوشی

تهیه و تنظیم از: پرینتر سه بعدی آیدیزاین

Summary
Review Date
Reviewed Item
پرینت سه بعدی و افزایش زمان نگهداری شارژ باتری گوشی
Author Rating
41star1star1star1stargray
پرینت سه بعدی و افزایش زمان نگهداری شارژ باتری گوشی

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *