Pin thể rắn có thể đậm đặc năng lượng hơn, an toàn hơn và sạc nhanh hơn so với công nghệ ngày nay, nhưng việc tìm ra cách làm cho chúng khả thi về mặt thương mại là một thách thức. Một công ty nghĩ 3D in giữ câu trả lời.

Trong những năm gần đây, pin lithium-ion cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ điện thoại thông minh đến xe điện, đã có những cải tiến lớn về mức độ an toàn và mật độ năng lượng. (thước đo lượng điện năng mà chúng đóng gói trong mỗi pound). Nhưng tiến độ đang chậm lại, và có vẻ như chúng ta sẽ cần chuyển sang các thiết kế pin mới nếu muốn loại bỏ ô tô chạy bằng xăng trong sử sách.

Pin thể rắn, thay thế chất điện phân lỏng được tìm thấy trong các tế bào ngày nay bằng chất rắn, là một trong những ứng cử viên hứa hẹn nhất trong thời gian tới. Chúng không chỉ làm cho pin an toàn hơn bằng cách loại bỏ chất điện phân lỏng dễ cháy mà còn có thể tăng mật độ năng lượng và cho phép sạc nhanh hơn.

Một số công ty khởi nghiệp đã phát triển các nguyên mẫu đầy hứa hẹn, nhưng đang tìm cách sản xuất các loại pin này tại scbia là một thách thức lớn. californiakhởi động dựa trên rnia Sakuú cho rằng câu trả lời là sử dụng in 3D, điều này sẽ cho phép họ sử dụng không gian hiệu quả hơn nhiều và do đó sản xuất pin có dung lượng cao hơn nhiều so với các đối thủ cạnh tranh.

Pin được tạo thành từ ba thành phần chính: một điện cực dương gọi là cực dương, một điện cực âm gọi là cực âm và một chất điện phân cho phép các ion di chuyển giữa hai bên. Trong các loại pin lithium-ion tiên tiến nhất hiện nay, các điện cực được tạo ra bằng quy trình sản xuất được gọi là sản xuất “roll-to-roll”.

Các vật liệu được sử dụng để chế tạo từng điện cực được trộn thành hỗn hợp sệt và sau đó được phủ lên một cuộn lá kim loại dài trước khi sấy khô. Những cuộn dài này sau đó được cắt thành các phần nhỏ hơn và xếp chồng lên nhau với một dải phân cách giữa mỗi điện cực. Các ngăn xếp này được đặt trong một vỏ bọc sau đó chứa đầy chất điện phân lỏng.

Thậm chí mới hơn pin trạng thái rắn các công ty đang đề xuất sử dụng cùng một quy trình sản xuất, nhưng Sakuú đang thực hiện một cách tiếp cận hoàn toàn khác. Nó đã tạo ra một máy in đa vật liệu dài 10 mét có thể hoạt động với cả gốm sứ và kim loại. Đầu tiên, máy đặt các mẫu vật liệu dạng bột trước khi phun một tia chất kết dính polymer dính vào vật liệu. các hạt với nhau. Sau đó gửi tiềns kim loại dẫn điện trên đầu trang. Các lớp này được xếp chồng lên nhau khác để sản xuất tế bào.

công ty nói với The Verge rằng phương pháp này cho phép nó xếp nhiều lớp hơn vào một không gian nhất định so với các phương pháp thông thường. Trên trang web của nó, Sakuú tuyên bố điều này là do quy trình sản xuất của nó cho phép các lớp cấu trúc mỏng hơn và cấu trúc xếp chồng lên nhau mới lạ. Điều này có nghĩa là nó có thể cung cấp dung lượng lớn hơn 100% so với các tế bào lithium-ion hiện tại hoặc làm cho pin nhỏ hơn 50% và nhẹ hơn 40%.

Một lợi ích hấp dẫn khác của việc sử dụng in 3D là có thể chế tạo pin ở tất cả các loại hình dạng khác nhau, điều khó khăn với sản xuất cuộn sang cuộn truyền thống. Điều này có thể giúp tích hợp pin vào cấu trúc của sản phẩm thay vì phải dành không gian cho chúng.

Đây là một cái gì đótại đã trở thành một trọng tâm chính cho ngành công nghiệp xe điện, khi các công ty cố gắng tăng dung lượng pin cho xe của họ mà không tăng thêm trọng lượng. Nhà sản xuất pin Trung Quốc Công nghệ Amperex đương đại và xe điện Leapmotor đang nghiên cứu cách chế tạo pin vào khung gầm ô tô, trong khi Tesla cho biết họ đã phát minh ra một loại keo mới giúp pin chịu tải, cho phép chúng được sử dụng làm bộ phận kết cấu.

Khả năng in 3D pin với nhiều hình dạng khác nhau có thể thúc đẩy xu hướng này, nhưng có thể phải mất một thời gian nữa pin của Sakuú mới được tung ra thị trường. Trong khi đó nói với The Verge rằng mỗi máy in của nó cuối cùng sẽ có thể tạo ra khoảng 40 megawatt giờ dự trữ năng lượng—tương đương với 500 cục pin ô tô điện—cho đến nay nó chỉ có một mẫu máy nguyên mẫu và nó vẫn chưa được sử dụng để sản xuất bất kỳ loại pin nào .

Tuy nhiên, nếu họ có thể thiết lập và chạy máy in của mình, thì điều này có thể mang lại một động lực lớn cho nỗ lực tăng phạm vi và độ tin cậy của xe điện và đẩy chúng xa hơn vào dòng chính.

Ảnh: Sakuú