锂离子电池组件将在喷墨打印机上打印

彼得大帝圣彼得堡理工大学（SPbPU）的科学家们正在开发一种利用喷墨打印机打印微型锂离子电池电极的技术。正在进行的研究可能有助于为生物传感器、可穿戴电子设备和其他微型设备创造电源。研究结果发表在领先的科学期刊之一“能源技术”上..这项研究是在SPbPU国家技术倡议中心和两项俄罗斯科学基金赠款的资助下进行的。

一种传统技术生产的锂离子电池，具有较高的能量密度，这意味着它们可以在较小的体积内储存大量的锂离子电池。由于这种特性，它们经常被用于微型设备，如智能手表、手写笔等。如今，这一领域的进步达到了技术极限，进一步缩小规模是一项挑战。因此，技术增长需要新的方法来制造电池。其他可能的解决方案包括集成电路生产中使用的方法，以及具有高性能优势的各种打印方法。

要打印具有给定特性的电极，需要选择印刷溶液的合成条件、组成和粘度以及印刷参数（例如，液滴之间的距离和施加的层数）。对于来自不同科学领域的专家来说，这是一项具有挑战性的任务。喷墨打印制造的电极与传统技术生产的电极相比，不能提供足够高的能量密度。观察到的差异是由于使用了各种材料，以及制造的电极的参数-活性层密度、活性材料的比例等。

“为了减少能量密度的差异，我们建议使用基于锂和锰的富集正极材料的有前途的化合物，并增加容量。”彼得大帝圣彼得堡理工大学国家技术倡议（NTI）先进制造技术中心“新材料与结构实验室的合成”首席研究员马克西莫夫说。“我们通过喷墨打印证明了用这种材料制造电极的可能性。我们还发现，印刷电极中材料的能量强度和传统工艺制作的电极是接近的。”

利用合成的活性阴极材料，科学家制备了稳定的胶体溶液，并优化了喷墨打印的流变参数。他们选择了印刷电极的条件，对印刷电极的电化学性能进行了研究，证实了使用这种技术方法的前景和阴极材料的选择组成。不久，科学家们计划进行研究，以进一步提高印刷电极的能量强度和锂离子电池的原型。