p Pela primeira vez, pesquisadores imprimiram com sucesso um completo, embora experimental, bateria de íon de lítio incluindo um eletrólito de estado sólido. Embora os eletrodos tenham sido produzidos usando tecnologia de impressão 3-D antes, pesquisadores da University of Illinois at Chicago College of Engineering imprimiram um estábulo, ainda flexível, eletrólito de estado sólido usando uma técnica de impressão por extrusão em temperatura elevada. Eles relatam suas descobertas no jornal Materiais avançados . p As baterias de íon-lítio são comumente usadas em eletrônicos domésticos e portáteis, e em alguns veículos motorizados. Eles funcionam pelo movimento de íons de lítio do eletrodo negativo através de um eletrólito, que pode ser líquido ou sólido, para o eletrodo positivo durante a descarga e depois de volta durante a fase de carga.

p A produção em massa dessas baterias é um processo trabalhoso e caro. Os eletrodos e eletrólito, que são fabricados separadamente, precisam ser reunidos e colocados dentro de um invólucro. Um ambiente controlado é necessário para evitar a contaminação e muitos revestimentos e modificações são necessários para completar a bateria. Com a produção convencional, os tamanhos das baterias não podem ser alterados facilmente, nem as baterias individuais podem ser modificadas para se adequarem a dispositivos específicos, porque isso exigiria que as máquinas usadas para produzir as baterias fossem redefinidas com as novas especificações.

p A impressão 3D permite a produção e personalização de baterias com muito mais rapidez e economia, pois todas as peças são impressas juntas de uma vez. Em baterias de íon-lítio onde os eletrodos foram impressos em 3D, o eletrólito produzido convencionalmente sempre foi adicionado posteriormente em uma etapa separada.

p Na produção convencional de eletrólitos de estado sólido, os invólucros das baterias precisam ser preparados com vários revestimentos e solventes usados ​​na produção do eletrólito, que então devem ser evaporados em uma etapa de pós-produção. Se um eletrólito for impresso diretamente em uma bateria impressa em 3D, a evaporação faria com que o eletrólito encolhesse e se afastasse dos eletrodos. Isso pode causar curto-circuito na bateria. Os revestimentos usados ​​para garantir que o eletrólito tenha um bom contato com os invólucros e os eletrodos também são extremamente difíceis de incorporar em uma bateria impressa em 3D.

p Para contornar esses problemas, Reza Shahbazian-Yassar, professor adjunto, e Yayue Pan, professor assistente de engenharia mecânica e industrial na UIC College of Engineering, junto com colegas projetou uma impressora 3D exclusiva que funciona em uma temperatura elevada. Ela extrude materiais a cerca de 120 graus Celsius em comparação com a impressão 3-D de extrusão tradicional, que ocorre à temperatura ambiente. Sua tinta eletrolítica de estado sólido é composta de uma base de polímero contendo partículas de óxido de titânio que permitem que seja flexível, bem como funcional. A tinta eletrolítica exclusiva pode ser depositada diretamente na bateria durante a impressão.

p "A alta temperatura evita o encolhimento pós-produção, "disse Meng Cheng, um estudante de pós-graduação na UIC College of Engineering e principal autor do estudo. "Nossa técnica melhora drasticamente a eficiência da preparação do eletrólito e sua incorporação na bateria."

p As baterias experimentais impressas em 3D de Shahbazian-Yassar tinham maior capacidade de carga / descarga e melhor desempenho do que as baterias onde o eletrólito foi fabricado usando métodos tradicionais. "A escrita direta em temperatura elevada e nossas tintas especializadas são a prova de conceito de que baterias de íons de lítio impressas em 3D são possíveis, "Disse Reza.