哈佛科學(xué)家開發(fā)出新型墨水3D打印鋰離子電池

哈佛科學(xué)家開發(fā)出新型墨水3D打印鋰離子電池

據(jù)國外媒體報道，哈佛材料學(xué)科學(xué)家詹妮弗·劉易斯（Jennifer Lewis）能夠通過墨水打印出電池的基本構(gòu)件，這為鋰離子電池和其它高性能電子設(shè)備的3D打印奠定了基礎(chǔ)。

雖然該技術(shù)仍處于初期階段，但如能打印電池和其它電子設(shè)備，新型設(shè)備的制造會成為可能。想象一下貼在皮膚上的自供電生物醫(yī)學(xué)傳感器的出現(xiàn)，它會持續(xù)不斷地給智能手機傳送生命體征。或者想象一下現(xiàn)有產(chǎn)品可以更加簡單高效地制造出來。

如果電子組件和可充電電池一起進行打印，最終產(chǎn)品就可以更加快速無縫地制造出來。

劉易斯向打印電子設(shè)備邁出了重要的兩步。首先，她發(fā)明出功能性墨水，該類墨水能夠凝固成電池和簡單的組件，其中包括電極、電線和天線。第二，她開發(fā)出噴嘴和高壓擠壓機，它們可以從工業(yè)級3D打印機擠出電池和其它組件。

劉易斯的墨水使用所需材料的懸浮納米粒子，如用于電池的鋰混合物和用于電線的銀。這些材料可以組合成為多種解決方案，所產(chǎn)生的墨水在未擾動狀態(tài)下接近固態(tài)，受到一定壓力時則會流動。打印完畢后，那些材料會恢復(fù)固態(tài)。從單一的噴注打印出電池需要數(shù)分鐘，而劉易斯的定制3D打印技術(shù)則支持同時從數(shù)百個噴嘴沉積墨水。

該打印技術(shù)需要在室溫下運作，而非在高性能電子設(shè)備通常需要的高溫環(huán)境下。這使得在塑料上打印無損材料成為可能。劉易斯說，電池材料本身并非革命性，“更具革命性的是物體制造的方式。”

她打印出的鋰離子電池只有一平方毫米大小，但性能上跟普通電池一樣好。因為劉易斯能夠造出微小結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)定位精確到100毫微米，從而體現(xiàn)出要大得多的電池的結(jié)構(gòu)。

劉易斯的團隊擁有上述墨水相關(guān)的八項專利，目前正致力于授權(quán)許可事宜和幾年后商業(yè)化該技術(shù)。她稱初步計劃向制造商提供工具，但她最終可能也會為愛好者打造一款低端打印機。