I veicoli elettrici e la maggior parte dei dispositivi elettronici, come cellulari e computer portatili, sono alimentati da batterie agli ioni di litio. I produttori finora hanno dovuto progettare i loro dispositivi in base alle dimensioni e alla forma delle batterie disponibili in commercio.
I ricercatori sono riusciti a sviluppare un nuovo metodo per stampare in 3D qualsiasi forma di batterie agli ioni di litio. Hanno riportato i loro risultati su Applied Energy Materials in collaborazione con ACS (leader globale nel fornire accesso alle informazioni e alla ricerca concernente la chimica attraverso le sue molteplici banche dati, riviste peer-reviewed e conferenze scientifiche).
La maggior parte delle batterie agli ioni di litio sul mercato è di forma cilindrica o rettangolare, pertanto, quando un produttore sta progettando un dispositivo – come un cellulare – deve dedicare una certa dimensione e forma alla batteria, ciò potrebbe sprecare spazio e limitare le scelte di progettazione.
Le tecnologie di stampa 3D teoricamente possono fabbricare un intero dispositivo in quasi tutte le forme, compresa la batteria e i componenti strutturali ed elettronici. Tuttavia, i polimeri utilizzati per la stampa 3D, come il poli (acido lattico) o polilattato (PLA), non sono conduttori ionici, creano un grande ostacolo per la stampa delle batterie.
Christopher Reyes e Benjamin Wiley ricercatori presso il Dipartimento di Chimica della Duke University, con una stampante 3D a basso costo sono riusciti a sviluppare un processo per stampare batterie complete agli ioni di litio, in pratica hanno aumentato la conducibilità ionica del PLA infondendogli una soluzione elettrolitica. Inoltre, hanno aumentato la conduttività elettrica della batteria incorporando rispettivamente nanotubi di grafene o nanotubi di carbonio a pareti multiple nell’anodo o nel catodo.
Il team per dimostrare il potenziale ha interamente realizzato con la stampa 3D un braccialetto a LED, inclusa una batteria agli ioni di litio in grado di alimentare un LED verde per circa 60 secondi.
I ricercatori in conclusione hanno evidenziato che la capacità di questa batteria di prima generazione stampata in 3D è di circa due ordini di grandezza inferiore a quella delle batterie commerciali, un valore troppo basso per un uso pratico. Hanno confermato di essere già al lavoro per applicare diverse idee per aumentare la capacità, come la sostituzione dei materiali basati su PLA con paste stampabili in 3D.