彼得大帝彼得堡理工大學(SPbPU)的科學家們正在開發(fā)一種使用噴墨打印機來打印微型鋰離子電池電極的技術。正在進行的研究可能有助于為生物傳感器，可穿戴電子設備和其他微型設備創(chuàng)建電源。這項研究的結果發(fā)表在領先的科學期刊《能源技術》上。該研究是在SPbPU國家技術計劃中心的資助和俄羅斯科學基金會的兩項資助下進行的。

通過常規(guī)技術生產的鋰離子電池具有高能量密度，這意味著它們可以以小體積存儲大量鋰離子電池。由于此屬性，它們通常用于微型設備，例如智能手表，手寫筆等。如今，該領域的進步已達到技術極限，進一步縮小尺寸具有挑戰(zhàn)性。因此，技術發(fā)展需要用于電池制造的新方法。除其他可能的解決方案之外，還有用于集成電路生產的方法以及在其高性能方面具有優(yōu)勢的各種印刷方法。

為了印刷具有給定特性的電極，需要選擇合成條件，印刷溶液的組成和粘度以及印刷參數(shù)(例如，液滴之間的距離和所施加的層數(shù))。對于來自不同科學領域的專家來說，這是一項艱巨的任務。與通過傳統(tǒng)技術制造的電極相比，通過噴墨印刷制造的電極不能提供足夠高的能量密度。觀察到的差異是由于使用了各種材料以及所制造電極的參數(shù)-活性層密度，活性材料的比例等所致。

該研究所“新材料和結構綜合實驗室”的主要研究人員馬克西姆·馬克西莫夫說：“為減少能量密度的差異，我們建議使用具有潛力的，基于鋰和錳的富集正極材料的化合物，其容量有所增加。”彼得大帝彼得堡理工大學國家技術計劃(NTI)的先進制造技術中心。“我們證明了通過噴墨印刷用這種材料制造電極的可能性。我們還發(fā)現(xiàn)，印刷電極中材料的能量強度與傳統(tǒng)技術制造的電極相近。”

使用合成的活性陰極材料，科學家們制備了穩(wěn)定的膠體溶液，并優(yōu)化了其流變參數(shù)，用于噴墨印刷。他們選擇了印刷電極的條件，對印刷電極的電化學性質進行了研究，確定了使用這種技術方法的前景以及所選的陰極材料組成。不久，科學家計劃進行研究，以進一步提高印刷電極和鋰離子電池原型的能量強度。