Cientistas da Universidade Politécnica Peter the Great St.Petersburg (SPbPU) estão desenvolvendo uma tecnologia para imprimir os eletrodos para baterias de íon de lítio em miniatura usando uma impressora jato de tinta. A pesquisa em andamento pode ajudar a criar fontes de alimentação para biossensores, eletrônicos vestíveis, e outros dispositivos em miniatura. Os resultados do estudo são publicados em uma das principais revistas científicas Tecnologia Energética . A pesquisa foi realizada com o apoio financeiro do centro de Iniciativa Tecnológica Nacional da SPbPU e duas bolsas da Fundação Científica Russa.

Baterias de íon-lítio produzidas por uma tecnologia convencional, têm uma alta densidade de energia, o que significa que eles podem armazenar uma grande quantidade em um pequeno volume. Devido a esta propriedade, eles são frequentemente usados ​​para dispositivos em miniatura, como smartwatches, canetas stylus e assim por diante. Hoje em dia, o avanço nesse campo atingiu seu limite tecnológico, e uma redução adicional no tamanho é um desafio. Portanto, o crescimento da tecnologia requer novas abordagens para a fabricação de baterias. Entre outras soluções possíveis estão os métodos usados ​​na produção de circuitos integrados, bem como vários métodos de impressão que têm a vantagem de seu alto desempenho.

Para imprimir eletrodos com as características dadas, é preciso selecionar as condições de síntese, composição e viscosidade da solução de impressão, e os parâmetros de impressão (por exemplo, a distância entre as gotas e o número de camadas aplicadas). É uma tarefa desafiadora para especialistas de diferentes campos da ciência. Eletrodos fabricados por impressão a jato de tinta, não pode fornecer uma densidade de energia suficientemente alta em comparação com eletrodos produzidos pela tecnologia tradicional. A diferença observada deve-se ao uso de diversos materiais, bem como os parâmetros dos eletrodos fabricados - densidade da camada ativa, a proporção de material ativo, etc.

"Para reduzir a diferença na densidade de energia, propomos o uso de compostos promissores baseados em material catódico enriquecido com lítio e manganês com uma capacidade aumentada, "disse Maxim Maximov, o principal pesquisador do "Laboratório de síntese de novos materiais e estruturas" do Centro de Tecnologias de Fabricação Avançada da Iniciativa de Tecnologia Nacional (NTI) da Universidade Politécnica de São Petersburgo, o Grande Peter. “Demonstramos a possibilidade de fabricação de eletrodos com esse material por impressão a jato de tinta. Também constatamos que a intensidade de energia do material no eletrodo impresso e no eletrodo fabricado pela tecnologia tradicional são próximas”.

Usando o material catódico ativo sintetizado, os cientistas prepararam uma solução coloidal estável e otimizaram seus parâmetros reológicos para impressão a jato de tinta. Eles selecionaram as condições para a impressão de eletrodos, conduziu um estudo das propriedades eletroquímicas de eletrodos impressos, confirmando as perspectivas de utilização desta abordagem tecnológica e a composição escolhida do material catódico. Breve, os cientistas planejam realizar pesquisas que proporcionarão um aumento adicional na intensidade de energia dos eletrodos impressos e do protótipo da bateria de íons de lítio.