В большинстве современных устройств — будь то смарт-часы или электрокар — используют похожие по дизайну аккумуляторы. Под элементы питания цилиндрической или прямоугольной формы приходится адаптировать корпус гаджета.
В теории 3D-принтеры уже способны печатать аккумуляторы произвольной формы и необходимые для их работы компоненты. Однако на практике полученные батареи применить не выйдет. Проблема в том, что полимерные «чернила» для печати не обладают ионной проводимостью.
Решение удалось найти команде американских химиков. Используя модифицированный полилактид, они напечатали миниатюрную литий-ионную батарею для светодиодного браслета. В ходе эксперимента напечатанный аккумулятор питал зеленый светодиод в течение 60 секунд.
Подробности исследования опубликовали в журнале ACS Applied Energy Materials. Как поясняет Science Daily, перед печатью ученые смешали полилактид с раствором электролитов. Чтобы увеличить электропроводность, в процессе производства использовался графен для анода и многослойные углеродные нанотрубки для катода.
По словам ученых, технология позволит печатать элементы питания любой формы и размера на дешевом домашнем 3D-принтере, у которого есть функция наплавления нитей.
Так, химики собрали миниатюрный аккумулятор-таблетку, состоящий из нескольких напечатанных слоев, используя принтер стоимостью $250. С его помощью создали и очки с ЖК-панелью, оснащенные напечатанной батареей.
По емкости напечатанные элементы на два порядка уступают обычным литий-ионным батареям, поэтому пока они не подходят для коммерческого применения. Но ученые планируют повысить емкость, заменив полилактид специальной пастой для 3D-печати.
Несмотря на широкое распространение, коммерческие литий-ионные аккумуляторы пока далеки от совершенства. Ученые пытаются сделать их более долговечными и безопасными, а также подбирают им более эффективную замену. Недавно южнокорейские ученые представили алюминий-воздушный аккумулятор, который не надо заряжать. А американские специалисты открыли технологию изготовления серных катодов для литий-серных батарей.
