Xerox PARC-Materialwissenschaftler drucken zwei Drittel einer Batterie in einem Arbeitsgang

Bei dieser Methode werden mehrere Teile gleichzeitig herausgedrückt - wie gestreifte Zahnpasta aus der Tube

Laut den Ingenieuren von PARC, dem renommierten Forschungs- und Entwicklungsunternehmen mit Sitz in Kalifornien, das Xerox gehört, ist das Drucken von Batterien die Zukunft der nachhaltigen Energie. Sie haben kürzlich ein kostensparendes Herstellungsverfahren vorgestellt, bei dem eines Tages alle Teile einer Batterie auf einmal herausgepresst werden konnten - wie gestreifte Zahnpasta aus der Tube.

Der Bau einer Batterie erfordert heute mehrere Schritte. Zunächst stellen zwei separate Maschinen Elektroden her, indem sie pastenartige Schichten aus energiespeichernden Materialien auf Metallbleche verteilen. Nachdem diese Platten getrocknet und komprimiert wurden, werden sie zugeschnitten und um einen Kunststoffseparator gelegt, um elektrische Engpässe zu vermeiden. Zuletzt ist die Batterie in einem nicht leitenden Material verpackt und mit einem flüssigen Elektrolyten gefüllt, der Ladung zwischen den Elektroden tragen kann.

Die neue Druckmethode für Akkus vereinfacht diesen Prozess. Bei einem Treffen der Materials Research Society in San Francisco präsentierte Corie Cobb von PARC Düsen und Materialien, mit denen Hersteller zwei Drittel einer Batterie in einem Durchgang drucken können. Die Zwei-Kopf-Druckdüse kann gleichzeitig eine Lithiumionenkathode und einen Polymerseparator extrudieren. Bevor Cobb eine Kombination von Materialien findet, die sich beim Drucken nicht vermischen, muss ein Techniker eine Graphitanode manuell hinzufügen. Wenn alle drei Komponenten gleichzeitig gedruckt werden können, schätzen Cobb und ihre Kollegen, dass der Dreifachstreifenprozess die Herstellungskosten um 15 Prozent senken könnte. Trotzdem haben Batteriehersteller bereits Interesse an der Doppelstreifenversion gezeigt. Die Prototypbatterien funktionieren ebenso wie Batterien, die mit dem herkömmlichen Verfahren und den gleichen Materialien hergestellt werden.

Weniger teure Batterien sind der Schlüssel für die Herstellung erschwinglicherer Elektrofahrzeuge und für den Erwerb und die Speicherung von netzstabilisierender Energie durch Energieversorger aus variablen Wind- und Solarquellen. Auf lange Sicht könnten Batterien für neue Gadgetypen auch in benutzerdefinierte Formen gedruckt werden - statt der Rechtecke und Kreise, die Designer heutzutage umgehen müssen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich mit dem Titel "Build-a-Battery" veröffentlicht. 313, 1, 25 (Juli 2015)

Doi: 10.1038 / Scientificamerican0715-25

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