Одна из самых важных технологий для первых двух десятилетий XXI века — литий-ионная батарея. Она обеспечила возможность появления мобильных устройств и электромобилей, ноутбуков, носимых медицинских аппаратов, роботов, дистанционных сенсоров и многого другого. Не даром изобретателям литий-ионных батарей вручили в этом году Нобелевскую премию по химии.

Производительность аккумулятора — это результат взаимодействия множества факторов: емкости, срока службы, безопасности. Химикам хорошо известно, насколько хрупок баланс этих качеств, и с какой осторожностью приходится пробовать что-то новое. Поэтому, несмотря на большое количество ведущихся разработок, на практике прорывных технологий так мало, пишет MIT Technology Review.

По мнению Владимира Егорова и его коллег из Ирландского национального университета, батареи будущего станут изготавливать на 3D-принтерах.

Ученые исследовали множество различных технологий и пришли к выводу, что аддитивный подход откроет путь к появлению нового поколения маленьких и более совершенных устройств хранения энергии.

«Если батареи можно будет печатать, чтобы плавно интегрировать их в промышленный дизайн, в эстетических целях, или ради удобства, или по функциональным соображениям, на стадии дизайна продукта не придется мучиться с громоздкой и зафиксированной формой стандартной батареи», — пояснил Егоров.

Однако сделать это не просто. Компоненты батареи очень реактивны, а катоды и аноды обладают сложной структурой, иногда кристаллической, иногда пористой. Создать такие материалы, которые были бы пригодны для 3D-печати, непросто. Помимо того, что они должны быть емкими и выдерживать множество циклов заряда и разряда, они еще должны быть безопасными. Тем не менее, по мнению исследователей, 3D-технологии способны справиться с этими задачами.

В качестве примера можно привести метод, разработанный учеными из США. Он позволяет увеличить емкость литий-ионных батарей на 30-50% благодаря 3D-печати электродов со сложной пористой структурой.