Des scientifiques de l'Université polytechnique Pierre le Grand de Saint-Pétersbourg (SPbPU) développent une technologie pour imprimer les électrodes des batteries li-ion miniatures à l'aide d'une imprimante à jet d'encre. Les recherches en cours peuvent aider à créer des alimentations pour les biocapteurs, électronique portable, et d'autres appareils miniatures. Les résultats de l'étude sont publiés dans l'une des principales revues scientifiques Technologie de l'énergie . La recherche a été menée avec le soutien financier du centre d'initiative technologique nationale de la SPbPU et de deux subventions de la fondation scientifique russe.

Des batteries Li-ion produites par une technologie conventionnelle, ont une densité énergétique élevée, ce qui signifie qu'ils peuvent en stocker une grande quantité dans un petit volume. En raison de cette propriété, ils sont souvent utilisés pour des appareils miniatures, comme les montres connectées, stylets et ainsi de suite. De nos jours, l'avancée dans ce domaine a atteint sa limite technologique, et une réduction supplémentaire de la taille est difficile. Par conséquent, la croissance technologique nécessite de nouvelles approches pour la fabrication de batteries. Parmi les autres solutions possibles figurent les méthodes utilisées dans la production de circuits intégrés, ainsi que diverses méthodes d'impression qui ont un avantage dans leur haute performance.

Pour imprimer des électrodes avec les caractéristiques données, il faut sélectionner les conditions de synthèse, composition et viscosité de la solution d'impression, et les paramètres d'impression (par exemple, la distance entre les gouttes et le nombre de couches appliquées). C'est une tâche difficile pour les spécialistes de différents domaines scientifiques. Électrodes fabriquées par impression jet d'encre, ne peut pas fournir une densité d'énergie suffisamment élevée par rapport aux électrodes produites par la technologie traditionnelle. La différence observée est due à l'utilisation de divers matériaux, ainsi que les paramètres des électrodes fabriquées - densité de couche active, la proportion de matière active, etc.

"Pour réduire la différence de densité énergétique, nous proposons d'utiliser des composés prometteurs à base de matériau cathodique enrichi en lithium et manganèse avec une capacité accrue, " a déclaré Maxim Maximov, le chercheur principal du "Laboratoire de synthèse de nouveaux matériaux et structures" du Centre des technologies de fabrication avancées de la National Technology Initiative (NTI) de l'Université polytechnique Pierre le Grand de Saint-Pétersbourg. « Nous avons démontré la possibilité de fabriquer des électrodes avec ce matériau par impression jet d'encre. Nous avons également constaté que l'intensité énergétique du matériau dans l'électrode imprimée et l'électrode fabriquée par la technologie traditionnelle sont proches.

En utilisant le matériau cathodique actif synthétisé, les scientifiques ont préparé une solution colloïdale stable et optimisé ses paramètres rhéologiques pour l'impression à jet d'encre. Ils ont sélectionné les conditions d'impression des électrodes, a mené une étude des propriétés électrochimiques des électrodes imprimées, confirmant les perspectives d'utilisation de cette approche technologique et la composition choisie du matériau cathodique. Bientôt, les scientifiques prévoient de mener des recherches qui permettront d'augmenter encore l'intensité énergétique des électrodes imprimées et du prototype de la batterie li-ion.