Batterie al litio con stampanti 3-D

Se ne sente parlare sempre più spesso delle stampanti in grado di formare offetti in 3 dimensioni. Un’applicazione assolutamente interessante è quella ideata da Jennifer Lewis, materials scientist che lavora  al MIT di Harvard, Cambridge, nel Massachusetts.


Anche se la tecnologia è ancora in una fase iniziale, la possibilità di stampare batterie e altri dispositivi elettronici potrebbe rendere possibile la produzione di nuovi tipi di oggetti elettronici, come per esempio sensori biomedici autoalimentati, posti sotto pelle, che trasmettono continuamente i segni vitali ad uno smartphone, senza la necessità di sostituire la batteria scarica periodicamente come avviene oggi. Sistemi elettronici e batterie stampati insieme in un unico elemento.

La Lewis, in primo luogo, ha inventato un insieme composto da quelli che lei chiama ‘inchiostri funzionali’ in grado di solidificarsi rapidamente costituendo batterie e componenti semplici, tra cui elettrodi, cavi e antenne. In secondo luogo, ha sviluppato ugelli ed estrusori in grado di spremere ad alta pressione il materiale per realizzare le batterie e altri componenti con una stampante 3-D di livello industriale.

Gli inchiostri della Lewis utilizzano nanoparticelle sospese dei materiali desiderati, come i composti di litio per batterie o argento per i fili. Questi materiali devono essere mescolati in una varietà di soluzioni, e gli inchiostri risultanti sono allo stato solido/liquido quando fluiscono con una certa pressione. Una volta stampati, i materiali ritornano in forma solida. La stampa di una batteria da un singolo ugello può richiedere minuti, ma personalizzando la tecnologia di stampa 3-D di Lewis si possono depositare inchiostri da centinaia di ugelli contemporaneamente.

Come ci assicura l’articolo pubblicato sulla rivista online MIT Technology Review, la tecnologia di stampa funziona a temperatura ambiente, non necessita quindi le alte temperature normalmente richieste per lavorare con l’elettronica di alte prestazioni. Questo rende possibile la stampa su materiali in plastica senza provocare danni. I materiali che costituiscono le batterie non sono rivoluzionari ma è davvero una rivoluzione il modo in cui le cose vengono prodotte.

Le batterie agli ioni di litio stampate sono piccole, un millimetro quadrato, ma sono del tutto simili alle batterie commerciali solo che la tecnologia messa in campo dalla Lewis può rendere fattibili architetture di microscala, con una precisione di 100 nanometri, ma strutturalmente sono batterie simili alle batterie  molto più grandi esistenti . 
Come funziona:

Il gruppo di lavoro della Lewis detiene otto brevetti per i suoi inchiostri e sta lavorando sul rilascio delle licenze e la commercializzazione della tecnologia nei prossimi anni.

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