پرینتر سه بعدی و باتری های لیتیوم یون تقریبا مناسب برای هر شکلی

نیروی لازم وسایل الکتریکی از گوشی‌های هوشمند و تبلت گرفته تا اتومبیل‌های الکترونیکی و سیگار الکتریکی، توسط باتری‌های لیتیوم یون تامین می‌شود. در حال حاضر، تولیدکنندگان در رابطه با طراحی دستگاه‌های خود با مشکل مواجه شده‌اند چرا که آن‌ها مجبور هستند دستگاه‌های خود را به گونه‌ای بسازند که با اندازه‌های استاندارد باتری و محدود کردن گزینه‌های طراحی و ظرفیت‌های دستگاه‌های مصرف‌کنندگان مطابقت داشته باشد. اما محققان، با مدیریت کریستوفر رایز و بنیامین ویلی، روش جدیدی در رابطه با پرینتر سه بعدی و باتری‌ های لیتیوم یون تقریبا مناسب برای هر شکلی را توسعه داده‌اند. آن‌ها نتایج خود را براساس انرژی کاربردی ACS گزارش کردند.

پرینتر سه بعدی و باتری های لیتیوم یون تقریبا مناسب برای هر شکلی

پرینتر سه بعدی و باتری های لیتیوم یون تقریبا مناسب برای هر شکلی

باتری لیتیوم یون

باتری لیتیوم-یون، خانواده‌ای از باتری‌های قابل شارژ است که در زمان تخلیه، یون‌های لیتیم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت حرکت می‌کنند ولی در هنگام شارژ شدن این حرکت به صورت وارونه انجام می‌شود. به دلایل مزایای زیادی که در این نوع باتری وجود دارد، از آن بیشتر استفاده می‌شود اما به دلیل نوع ساختار آن، تولیدکنندگان در طراحی و تولید دستگاه‌ها محدود شده‌اند.

باتری لیتیوم یون

باتری لیتیوم یون

مزایای باتری‌های لیتیوم یون

باتری‌های لیتیم-یون بالاترین چگالی انرژی را فراهم می‌سازند که تقریباً دو برابر انرژی قابل دسترسی از باتری‌های نیکل-کادمیم است و معمولاً برای تأمین نیروی لازم در دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل مورد استفاده قرار می‌گیرند.

باتری های لیتیوم یون

باتری های لیتیوم یون

در مقایسه با نسل‌های قدیمی‌تر باتری‌ها یعنی باتری نیکل کادمیم و باتری نیکل هیدرید فلز، باتری‌های لیتیوم یون وزن و حجم سبک‌تری (حدود ۳ تا ۵ برابر) دارند. باتری لیتیوم یون انرژی زیادی تولید می‌کند اما در مقابله با باتری‌های نیکل هیدرید ایمنی آن‌ها پایین‌تر است. مثلا این نوع باتری‌ها زود آتش می‌گیرند. اما نسل جدید باتری لیتیوم یون با حل «مشکل کاتودی» آن، توانستند هر نیازی را برآورده کنند.

باتری نیکل کادمیم 

باتری نیکل کادمیم

این باتری‌ها، به دشارژ کامل نیاز ندارند و می‌توانند از جریان الکتریکی بالاتر برای شارژ و دشارژ بدون آسیب به باتری استفاده کنند. در هنگام دشارژ، افت ولتاژ کمی دارند.

یک باتری لیتیوم یون را می‌توان در هر زمان بی‌آنکه روی کارایی باتری اثر بگذارد شارژ کرد. اما چون باتری‌های لیتیوم یون معمولاً دارای طول عمر شارژ/دشارژ ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه هستند، اگر به سرعت و قبل از تخلیه، این باتری شارژ شود طول عمر باتری پایین می‌آید. هم‌چنین در صورت ادامه شارژ پس از پر شدن، باتری آسیب دیده و از عمر آن کاسته می‌شود به همین دلیل برای شارژ آن‌ها از مدارهای محافظ هوشمند استفاده می‌شود تا پس از پر شدن، جریان شارژ قطع شود و باتری بیش از حد شارژ نشود.

باتری های لیتیوم یون

باتری های لیتیوم یون

پرینتر سه بعدی و باتری های لیتیوم یون تقریبا مناسب برای هر شکلی

اکثر باتری‌های لیتیوم یونی در بازار، مستطیلی یا استوانه‌ای شکل هستند. اما از لحاظ تئوری، تکنولوژی چاپ سه بعدی امکان تولید باتری و اجزای ساختاری و الکترونیکی را تقریبا در هر شکلی فراهم می‌کنند. محققان از طریق تزریق الکترولیت در PLA، به افزایش هدایت یونیک PLA کمک کردند. به علاوه؛ آن‌ها نانولوله‌های کربنی گرافن یا چند جداره را به آند یا کاتد به ترتیب برای کمک به افزایش هدایت الکتریکی باتری به کار بردند. محققان برای نشان دادن توان بالقوه باتری با یک باتری لیتیوم یون یونیورسال، یک دستبند را چاپ سه بعدی کردند. این باتری تولید شده، می‌تواند یک چراغ سبز را در حدود ۶۰ ثانیه روشن نگه دارد.

پرینتر سه بعدی و باتری های لیتیوم یون تقریبا مناسب برای هر شکلی

پرینتر سه بعدی و باتری های لیتیوم یون تقریبا مناسب برای هر شکلی

مشکلات باتری های لیتیوم یون حاصل از چاپگر سه بعدی

محققان قصد داشتند به طور گسترده، روشی برای پرینت سه بعدی کامل باتری، با استفاده از پرینترهای سه بعدی با هزینه پایین در اختیار افراد قرار دهند. با این حال، مشکلاتی که در باتری‌های لیتیوم یونی حاصل از چاپگر سه بعدی به طور کامل دیده می‌شود این است که پلیمرهایی که برای چاپ سه بعدی مانند (PLA) استفاده می‌شوند، رساناهای یونی نیستند.

۵/۵ (۴ Reviews)

نظرات کاربران