Yeni bir pil teknolojisi türü olarak tüm solid state piller son yıllarda yaygın bir şekilde dikkat çekti ve araştırmalara girdi. Geleneksel sıvı durumlu akülerle karşılaştırıldığında, tüm katı hal pillerde daha yüksek enerji yoğunluğu, daha hızlı şarj ve deşarj hızları ve daha iyi güvenlik performansı vardır.
Ancak tüm katı hal piller gelişimlerinde bazı zorlu sorunlarla karşı karşıya kalırlar ve bu sorunlar arasında arabirim yan reaksiyonları ve katı elektrolit ile elektrot malzemeleri arasındaki arabirim stabilitesi de dahil olmak üzere arayüz sorunlarının çözülmesi çok önemli hale gelir. Ayrıca, tüm katı hal pillerin üretim maliyeti ve kullanım ömrü de optimize ve iyileştirilmeli.
3D baskı teknolojisinin alanında uygulanması aküler
Yeni bir üretim teknolojisi olarak, 3D baskı herhangi bir şablona güvenmeden mikro makrodan makrona doğru şekil ve yapıyı kontrol edebilir ve böylece pillerin enerji yoğunluğunu ve güç yoğunluğunu iyileştirebilir. 3D baskı teknolojisinin hızla gelişmesiyle, giderek daha fazla araştırma görevlisi tüm katı hal pillerini hazırlamak için 3D baskı teknolojisini kullanmaya çalışarak katı hal pillerinin toplu olarak üretilmesine yönelik daha fazla olanak sağlıyor.
3D baskılı pil malzemelerine ve süreçlerine genel bakış
Aşağıdaki konularda önemli avantajlara sahiptir: (1) üretim için gerekli karmaşık yapı; (2) elektrot şekli ve kalınlığı doğru kontrol; (3) Yüksek stabilite ve güvenli çalışma sağlayan katı hal elektrolit yapısı; (4) Düşük maliyet, çevre dostu ve kullanımı kolay; (5) doğrudan pilleri ve diğer elektronik ürünleri entegre ederek cihaz montaj ve paketleme adımlarını ortadan kaldırın.
3D baskı teknolojisi
Günümüzde, katı hal piller için kullanılan 3D baskı teknolojileri temel olarak bağlayıcı (veya slurry) enjeksiyon kalıplama, toz lazer sinterleme teknolojisi SLS ve fotoğraf sertleştirme kalıbı SLA\DLP'yi içerir.
Yapıştırıcı (veya slüorlu) sprey kalıbı
Yapıştırıcı, bir nozul aracılığıyla akım toplayıcıdaki elektrot tozunun yüzeyine seçici olarak püskürtülebilir ve ardından toz malzeme bir katı katman oluşturmak, katman yapıştırma ile katman oluşturmak ve son olarak bir 3B elektrot oluşturmak için birbirine yapıştırılır. İki veya üç kez ileri geri gidilerek ince bir elektrot katmanı yapıştırılır ve bir sonraki toz katmanı aynı malzeme veya elektrolit malzemesi olabilir. Kuru elektrotların veya tüm katı hal akülerin üretimini sağlamak için her bir elektrot veya akü şekli, her bir düzlem katmanını katmanlar halinde sürekli yapıştırarak üretilebilir.
Toz lazer sinterleme teknolojisi SLS
SLS'nin baskı işlemi, yüksek güçlü lazer ışınıyla sinterlenmiş toz malzemeleri ışınlayarak gerçekleştirilir. Lazerin ışınım yapamadığı alan hızla eriyip şekil verecek, ışınlama yapmamış toz geri dönüşüme devam edecektir. Bu tür bir baskı platformunda birden fazla elektrot plakası üretilebilir.
Bu yöntemin, bağlayıcı (veya slurry) sprey şekillendirme teknolojisiyle birlikte kuru elektrotların üretimine ulaşması bekleniyor.
UV SERTLEŞTIRME SLA/DLP
Prensip, polimer elektroliti veya katı hal pillerden oluşan organik inorganik karışık elektroliti ultraviyole ışık veya ışık yüzeyiyle radyasyona yayarak katmanlar halinde katılaştırmak ve şeklini sağlamlaştırmaktır. Ancak, malzemelerin eksik gelişmesi nedeniyle, pil performansını düşürecek ve uygulama kapsamı sınırlı olacak şekilde işlevsiz fotopolinizasyon malzemeleri eklemek gerekir.
3D baskı solid-state piller
3D baskı, solid-state pillerin uygulanma konusunda umut verici bir teknolojidir. Bu teknolojinin farklı türde baskı malzemeleri kullanabilme yeteneği sayesinde, araştırmacılar elektrotların, elektrotların, ayırıcıları ve akülerde yığılmanın üç boyutlu yapısını değiştirebilirler.
Pozitif elektrot tasarımı
3D baskı teknolojisinin kullanılması lityum aküler için pozitif elektrot malzemeleri tasarlayarak iki boyutlu elektrotlardan üç boyutlu elektrotlara kontrollü bir şekilde dönüşüme ulaşılmasını sağlar, elektrot yüzey etkinliğini geliştirir, iyon taşıma mesafesini kısaltır ve yüksek yüklü pozitif elektrot hazırlığına ulaşılmasını sağlar. Ayrıca, pozitif elektrot malzemesinin kalınlığının kontrol edilebilirliği aktif malzemenin ayarlanabilir kalitesine ulaşarak yüksek enerji yoğunluğu ve yüksek güç yoğunluklu lityum piller amacına ulaşmayı sağlar.
3D baskı aküsü pozitif ve negatif elektrotları
Yapılandırılmış negatif elektrot
Lityum akü negatif elektrotlarının uygulanmasında, 3D baskı yoluyla yapılandırılmış lityum metal negatif elektrotlar oluşturmak elektrodun belirli yüzey alanını artırabilir, toplam elektrik alanını gözenekli elektroda eşit şekilde dağıtabilir, etkili akım yoğunluğunu azaltma hedefine ulaşabilir, eşit dağılır, ve elektrot hacmi genleşmesini engelleyerek, döngü dengesini ve akünün güvenliğini artırır. Ayrıca, kontrol edilebilir baskı malzemesi morfolojisi ve şablon tasarımı elde etmek için 3D baskı teknolojisi kullanılabilir. Elektrokimyasal depozisyon veya erime yöntemleri, metal lityum tanecik maddelerin çökelme/deçözelti davranışını etkin bir şekilde kontrol edebilir, lityum dendrit büyümesini önler ve lityum metal akülerin uzun ömürlü döngüsü hedefine ulaşarak kısa akü devreleri sorununu çözebilir.
Diyafram/Katı elektrolit tasarımı
3D baskı teknolojisinin sürekli gelişimi sayesinde, akülerin elektroliti doğrudan yazdırılabilir ve böylece üretim prosedürleri, süre ve maliyetler düşürülebilir. Ancak, hava kararlılığı sınırlamalarından dolayı sülfür ve halojenür elektrolitleri yazdırma için uygun olmayabilir. Bu nedenle, polimer ve oksit elektrolitleri, tüm katı hal pillerde 3B baskı potansiyeline sahip bir katı hal elektroliti tipidir.
3D baskı membranları, membran yapısının rasyonel tasarımını ve homojen iyon akışını elde ederek lityum yoğunluklarının oluşumunu azaltabilir. Katı hal lityum pillerde yüksek iyon iletkenliği elde etmek için genellikle pozitif elektrodun aktif malzemesine katı elektrolitler eklemek gerekir. Bu katı-katı arayüz sorunsuz olmalı ve şarj ve deşarj işleminin neden olduğu geometrik değişiklikleri karşılamak için yeterli esnekliğe sahip olmalıdır. 3D baskı, katı hal lityum metal pillerdeki katı arayüz gereksinimlerini karşılamak için arayüz yapısını hassas bir şekilde optimize edebilir.
Denetlenen Tedarikçi 
Denetlenen Tedarikçi 
