3DPriPoS

Syfte och mål

Målet med projektet har varit att med 3D-skrivare skriva ut ett Litium-jonmikrobatteri, komplett med elektroder, elektrolyt, strömkollektor och inkapsling. För att uppnå detta mål identifierades tre utmaningar: den reologiska karakteriseringen av material för batterikomponenter, utformning och framtagning av en 3D-skrivare med bättre kontroll över processparametrar samt identifiera rätt material för kapsling och strömkollektor. Dessa tre huvudutmaningar i projektet adresserats och lösts vilket ger en god bas för framtida arbete.

Resultat och förväntade effekter

Materialrecepturerna för elektrodmaterialen justerades för att ge en viskositet på cirka 40Pas vid utskrift av elektroder. Viskositetstalet baserades på reologiska studier. En värmehärdande härdplast användes vid utskriften av den fasta polymerelektrolyten. Den för projektet framtagna skrivaren fungerar enligt principen för skruvbaserad extrudering. Batterikapslingen skrevs i PDMS-gel och strömkollektorerna i grafénfyllt filament. Den framgångsrika utskriften av enskilda batterikomponenter är uppmuntrande och visar på framtida potential för metoden.

Upplägg och genomförande

I WP1 provades viskositeten hos de ingående material, vilket låg till grund för utvärderingen och valet av utskriftsmaterial. I WP2 utvecklades en pålitlig, kostnadseffektiv öppen källkodsbaserad 3D-skrivare för viskösa bläck. Detta är ett av de största framstegen i projektet. Med viskositetsmätningarna som grund utvecklades materialformuleringar i WP1. 3D-skrivaren utvecklad i WP2 användes för att skriva ut batterikomponenter i WP3. PDMS som inkapslingsmedel och AROS-grafen som strömsamlare för 3D-tryckta batterier demonstrerades.