Un gruppo di scienziati di San Pietroburgo ha proposto un nuovo metodo di produzione di elettrodi per batterie agli ioni di litio che alimentano laptop, smartphone e tablet. I ricercatori hanno dimostrato che questi elementi possono essere stampati con una stampante a getto d'inchiostro, che ridurrà lo spessore dell'elettrodo da 10 a 20 volte e aprirà nuove possibilità per i produttori di elettronica compatta. Il loro articolo è stato pubblicato sulla rivista Tecnologia energetica .

I ricercatori stanno perseguendo capacità più elevate per le batterie agli ioni di litio, rendendole più leggere e compatte. Le dimensioni e la capacità della batteria determinano quanto sarà pesante un laptop, quanto tempo può funzionare uno smartphone tra i cicli di ricarica, e la distanza che un'auto elettrica può percorrere. I metodi di produzione standard per le batterie agli ioni di litio non consentono un aumento significativo del loro peso o delle loro dimensioni senza una corrispondente perdita della capacità della batteria. Così, è necessario un cambiamento nella produzione dei componenti della batteria.

Gli scienziati dell'Università ITMO, Il Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University e lo Ioffe Institute hanno proposto una tecnologia con la quale lo spessore del livello del materiale del catodo potrebbe essere ridotto di 10 o anche 20 volte. Ciò fornirà l'opportunità di ridurre le dimensioni e il peso dell'intera batteria, come una batteria standard per tablet o laptop può avere centinaia di questi strati.

"Abbiamo sviluppato l'inchiostro per la stampa a getto d'inchiostro del materiale del catodo, "dice Denis Kolchanov, un dottorato di ricerca studente presso il Laboratorio SCAMT di ITMO, che ha co-autore dell'articolo. "Siamo riusciti ad applicare uno strato di circa 5 micrometri di spessore sul collettore di corrente. I campioni industriali esistenti utilizzano materiali catodici con uno spessore di 100 micrometri. I campioni di laboratorio creati sulla base di altre tecnologie danno uno spessore di 50 micrometri. Pertanto , siamo riusciti a ridurre lo spessore da 10 a 20 volte. Non è possibile realizzare uno strato più piccolo con questa tecnologia, perché si verificherà un cortocircuito".

I ricercatori hanno recentemente confermato l'operabilità del materiale del catodo stampato per dimostrare che la tecnologia può essere utilizzata per creare una batteria funzionante più piccola con proprietà simili.

In teoria, questo sviluppo può avere un altro effetto utile. La stampa di collettori di corrente ultrasottili con un materiale catodico consentirebbe agli scienziati di creare una batteria flessibile che non si deforma quando viene piegata. Questo è importante, perché oggi, le aziende high-tech devono affrontare una sfida difficile:da un lato, gli utenti vogliono che i loro gadget siano leggeri e compatti; dall'altra, le persone si divertono a guardare immagini e video da uno schermo il più grande possibile. A parte quello, c'è una crescente domanda di dispositivi trasformatori che possono essere utilizzati sia come tablet che come laptop. I gadget pieghevoli ed estensibili sono progettati per risolvere questi problemi. Tali dispositivi sono stati presentati alla mostra CES 2020 che si è svolta all'inizio del 2020.

Per sviluppare un tale dispositivo, gli ingegneri devono pensare non solo allo schermo e al case, ma anche il posizionamento di una batteria standard agli ioni di litio. Idealmente, la batteria del tablet trasformatore dovrebbe piegarsi insieme alla custodia.

"In teoria, il nostro sviluppo può essere utilizzato per creare tali dispositivi, " spiega Denis Kolchanov. "C'è un'enorme possibilità che gli elettrodi sottili siano più flessibili poiché non si deformeranno quando piegati. Questo ci consentirà di utilizzarli nei dispositivi di trasformazione".