Con lo sviluppo di dispositivi indossabili flessibili nasce la necessità di nuove forme di batteria, poiché attualmente la maggior parte delle batterie è limitata a forme sferiche o rettangolari. Queste forme non usano lo spazio con la stessa efficienza di altre forme, quindi un team di ricercatori guidato dal professor Il-Doo Kim del Dipartimento di Scienza dei Materiali di KAIST e la professoressa Jennifer Lewis della Scuola di ingegneria e scienze applicate dell’Università di Harvard hanno usato Stampa 3D per produrre batterie con una varietà di forme nuove.
Queste forme includono batterie ad anello, H e a forma di U. Attraverso una collaborazione di ricerca con il Dr. Youngmin Choi presso il Korea Research Institute of Chemical Technology ( KRICT ), queste batterie stampate in 3D sono state applicate a piccoli dispositivi elettronici indossabili, ovvero anelli di sensori di luce indossabili.
Il team ha adattato batterie Zn-ion acquose ecocompatibili per realizzare pacchi batteria personalizzati. Il sistema, che utilizza Zn2 + anziché Li + come portatori di carica, è molto più sicuro delle batterie al litio ricaricabili, che utilizzano elettroliti organici altamente infiammabili. Anche le condizioni di lavorazione di queste batterie agli ioni di litio sono molto complicate, in quanto i solventi organici possono infiammarsi a seguito di esposizione a umidità e ossigeno. Le batterie acquose Zn-ion sono stabili al contatto con l’umidità atmosferica e l’ossigeno, quindi possono essere fabbricate in condizioni ambientali. Hanno anche vantaggi nell’imballaggio, dal momento che la plastica confezionata non si dissolve in acqua anche se stampata in 3D.
I ricercatori hanno utilizzato un processo di elettrofilatura per fabbricare un collettore di corrente in fibra di carbonio e un polimero conduttore di polianilina elettrochimicamente attivo rivestito in modo uniforme sulla superficie della fibra di carbonio per un catodo integrato collettore attivo-strato corrente. Il catodo, che è basato sulla polianilina conduttiva composta da una struttura 3D, mostra velocità di carica estremamente veloci, con il 50% della carica completata in due minuti. Può essere fabbricato senza il distacco di materiali catodici attivi, quindi possono essere fabbricate varie forme di batteria con un’elevata stabilità meccanica.
“Le batterie Zn-ion che impiegano elettroliti acquosi hanno il vantaggio di essere fabbricate in condizioni ambientali, quindi è facile fabbricare le batterie personalizzate utilizzando la stampa 3D”, ha affermato la professoressa Kim.
La ricerca è stata pubblicata in un documento dal titolo ” Batterie agli ioni di zinco acquosi ad alta potenza per dispositivi elettrici personalizzati. “
“Le batterie stampate in 3D possono essere facilmente applicate per applicazioni di nicchia come micro-robot indossabili, personalizzati, miniaturizzati e dispositivi medici impiantabili o dispositivi di archiviazione microelettronici con design unici”, ha affermato il professor Lewis.
La maggior parte delle forme di batteria attuali sono ottimizzate per celle a bottone o celle a sacchetto. Poiché le batterie occupano la maggior parte dello spazio all’interno dei dispositivi microelettronici, sono necessarie forme diverse per adattarsi alla nuova più ampia varietà di dispositivi. Il successo dei ricercatori potrebbe portare a una maggiore varietà di dispositivi indossabili, compresi quelli molto piccoli.
Nelle notizie correlate, la professoressa Kim è stata nominata come redattore associato di ACS Nano, in cui l’articolo è stato pubblicato di recente.
“È un grande onore essere un editor associato della rinomata rivista ACS Nano, che ha un fattore di impatto che raggiunge le 13.709 con 134.596 citazioni a partire dal 2017”, ha affermato. “Attraverso le attività editoriali nei campi dell’energia, mi dedicherò a migliorare l’importanza di KAIST e ad ampliare l’ambito della scienza e della tecnologia coreana. Contribuirò anche a portare avanti più collaborazioni internazionali con gruppi di ricerca leader a livello mondiale. “
Gli autori del documento includono Chanhoon Kim, Bok Yeop Ahn, Teng-Sing Wei, Yejin Jo, Sunho Jeong, Youngmin Choi, Ill-Do Kim e Jennifer A. Lewis.
Dr. Bok Yeop Ahn, Dr. Chanhoon Kim, Professor Il-Doo Kim e Professoressa Jennifer A. Lewis 
