Eine bahnbrechende einstufige Laser-Drucktechnik, die an der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) entwickelt wurde, steht kurz davor, die Herstellung von Lithium-Schwefel-Batterien zu revolutionieren.
Die Innovation des Teams unter der Leitung von Prof. Mitch Li Guijun integriert die Synthese von Aktivmaterialien und die Kathodenvorbereitung in einen schnellen Prozess im Nanosekundenbereich. Dies verspricht, die Produktion von druckbaren elektrochemischen Energiespeichergeräten deutlich zu beschleunigen.
Lithium-Schwefel-Batterien bergen aufgrund ihrer hohen theoretischen Energiedichte ein immenses Potenzial. Die neue Laser-Druckmethode überwindet die Herausforderungen traditioneller mehrstufiger Fertigungsprozesse, die oft zeitaufwändig und kostspielig sind.
Die Technik beinhaltet einen High-Throughput-Laserpuls-Bestrahlungsprozess, der einen Vorläufer-Donor aktiviert. Dadurch entstehen Jetting-Partikel, die in situ synthetisierte Hybrid-Nanoröhren auf Halloysit-Basis, Schwefel-Spezies und aus Glukose gewonnenen porösen Kohlenstoff enthalten.
Diese Mischung wird dann auf ein Kohlenstoffgewebe gedruckt und bildet eine integrierte Schwefelkathode. Prof. Li merkt an, dass traditionelle Methoden Tage dauern können, während ihre laserinduzierte Umwandlungstechnologie dasselbe in Nanosekunden erreicht.
Eine 75 x 45 mm große Schwefelkathode kann in nur 20 Minuten gedruckt werden und versorgt einen kleinen Bildschirm stundenlang mit Strom. Dr. Yang Rongliang hebt die laserinduzierte Umwandlung als ein ultra-konzentriertes thermisches Phänomen hervor, das die Bildung und Kombination verschiedener Materialien ermöglicht.