彼得大帝圣彼得堡工業(yè)大學（SPbPU）的科學家們正在開發(fā)一種使用噴墨打印機打印微型鋰離子電池電極的技術(shù)。正在進行的研究可能有助于為生物傳感器，可穿戴電子設(shè)備和其他微型設(shè)備提供電源。

通過常規(guī)技術(shù)生產(chǎn)的鋰離子電池具有高能量密度，意味著鋰電池可以在很小體積里存儲大量的能量。由于此屬性，它們通常用于微型設(shè)備，例如智能手表，手寫筆等。如今，該領(lǐng)域的進步已達到技術(shù)極限，進一步縮小尺寸具有挑戰(zhàn)性。因此，找到電池制造的新方法是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。其他可能的解決方案包括用于集成電路生產(chǎn)的方法，以及各種具有高性能優(yōu)勢的打印方法。

打印具有給定特性的電極，需要對合成條件，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)）進行篩選，這對于來自不同科學領(lǐng)域的專家來說是一項艱巨的任務。通過噴墨印刷制造的電極與通過傳統(tǒng)技術(shù)制造的電極相比，不能提供足夠高的能量密度。觀察到的差異是由于使用了不同的材料，以及制造的電極活性層密度的參數(shù)，活性材料的比例等。

圖片來源：彼得大帝圣彼得堡工業(yè)大學

該研究所“新材料和結(jié)構(gòu)綜合實驗室”的主要研究人員馬克西姆·馬克西莫姆說：“為減少能量密度的差異，我們建議使用有前景的，基于鋰和錳的富集正極材料的化合物，以增加能量密度。”彼得大彼德堡理工大學國家技術(shù)計劃（NTI）的先進制造技術(shù)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(shù)制造的電極相近。”

研究人員利用合成的活性陰極材料，制備了穩(wěn)定的膠體溶液，并對其流變參數(shù)進行了優(yōu)化，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(zhì)進行了研究，確定了使用這種技術(shù)方法的前景以及所選的陰極材料組成。科學家計劃進行進一步研究，以提高印刷電極和鋰離子電池原型的能量強度。