奧爾登堡大學開發(fā)增材制造方法制造納米級金屬電池零件奧爾登堡大學 Einblicke 開發(fā)利用增材制造方法 制造納米級金屬電池零件 德國奧爾登堡大學在其出版物Einblicke中分享了由Dmitry Momotenko領(lǐng)導的研究人員如何開發(fā)一種增材制造超小型金屬物體的新技術(shù)，旨在增加電池電極的表面積，以減少充電時間。
Momotenko解釋說：“在目前的電池設(shè)計中，充電需要很長時間，因為電極相對較厚且相距很遠。所以旨在通過在納米尺度上互鎖離子，允許離子在陽極和陰極之間快速移動來減少充電時間。 雖然塑料的納米級增材制造已經(jīng)被利用，但將其轉(zhuǎn)移到金屬上已被證明是困難的，并且難以生產(chǎn)必要的納米尺寸的電池結(jié)構(gòu)。這也是Momotenko的NANO-3D-LION項目的重點。 研究人員使用一種技術(shù)，他們使用非常小的噴嘴來打印微小的三維金屬結(jié)構(gòu)。這種方法旨在通過“逐個原子”地組裝物體來推動 3D 打印的技術(shù)前沿。然而，3D打印技術(shù)在生產(chǎn)微小的金屬零件時遇到了困難。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)對于某些應(yīng)用來說通常太大，或者不能以所需的純度生產(chǎn)。為了克服這些挑戰(zhàn)該團隊自己構(gòu)建并編程了實驗室的三臺增材制造機器，使其在這種較小的規(guī)模上運行。該團隊能夠增材制造銅，銀，鎳，鎳錳和鎳鈷的各種形式和結(jié)構(gòu)。
由特殊玻璃制成的微型壓力噴嘴 并帶有微量移液器牽引裝置 憑借新開發(fā)的技術(shù)，研究人員迄今為止已經(jīng)能夠生產(chǎn)出直徑為 25 納米的銅柱，這首次將 3D 金屬打印的范圍縮小到 100 納米以下。然而，他們的最終目標是開發(fā)充電速度比現(xiàn)有型號快一千倍的電池。為此，電極必須具有三維表面結(jié)構(gòu)，以便在充電過程中大幅縮短離子路徑。
“彩色鹽溶液通過細管流入細毛細管，而毛細管又包含一根細如發(fā)絲的電線 - 陽極，”Momotenko說。“它用負極化陰極閉合電路，負極化陰極是一種比指甲還小的鍍金硅片，如下圖，這也是印刷發(fā)生的表面。當施加電壓時，微電機和特殊晶體會瞬間變形，在所有三個空間方向上迅速移動噴嘴幾分之一毫米。
電化學納米技術(shù)小組的博士生Liasan Khasanova將專注于鋰化合物，希望發(fā)現(xiàn)如何增材制造鋰電池中使用的電極材料。而博士生Karuna Kanes專注于優(yōu)化構(gòu)建噴嘴的精度。碩士生Simon Sprengel也在研究在一個步驟中同時生產(chǎn)陰極和陽極材料的可能性，為了實現(xiàn)這一點，需要將兩種不同的金屬組合增材制造。 盡管Momotenko目前正在進行這一開發(fā)，但他仍在計劃其他想法，例如使用這種增材制造技術(shù)生產(chǎn)金屬結(jié)構(gòu)，以便更有針對性的化學反應(yīng)控制，以及希望制造可以檢測單個分子的傳感器。這將在醫(yī)學上有所幫助，例如，在極低濃度下檢測阿爾茨海默氏癥的腫瘤標志物或生物標志物
德國 奧爾登堡大學 該研究小組2021年被授予由歐洲研究委員會大資助，目前有四名成員致力于開發(fā)納米級增材制造技術(shù)，旨在創(chuàng)造“具有超小結(jié)構(gòu)特征的活性電池材料”。 |
