فراخوان طراحی مفهومی و ساخت نمونه اولیه باتری‌های حالت جامد با پرینتر سه‌بعدی

به گزارش روز یکشنبه گروه علمی ایران اکونومیست، بنیاد ملی علم ایران در راستای مأموریت‌گرا شدن پژوهش‌ها و حمایت از طرح‌های پژوهشی که به فناوری روز دنیا می‌پردازد و می‌تواند باری از دوش صنعتگران کشور بردارد، فراخوان‌هایی را با عنوان برنامه حمایت از پژوهش عمیق شرکت‌های دانش‌بنیان منتشر می‌کند.

«طراحی مفهومی و ساخت نمونه اولیه باتری‌های حالت جامد به کمک پرینتر ۳بعدی» به‌عنوان یکی دیگر از فراخوان‌های این برنامه، منتشر می‌شود و افراد واجد شرایط تا پایان فروردین ۱۴۰۴ فرصت دارند که پروپوزال خود را از طریق سامانه کایپر برای بنیاد ملی علم ایران ارسال کنند.

توضیحات فراخوان

این پژوهش بر روی طراحی مفهومی ساخت میکروباتری لیتیومی با استفاده از پرینت سه‌بعدی تمرکز خواهد داشت. درحال حاضر میکروباتری‌ها برای تأمین انرژی در مدارات حاوی سنسورها، تجهیزات کاشتنی در صنعت پزشکی، تجهیزات پوشیدنی مانند عینک، هدفون و لباس هوشمند و در مدارات الکترونیکی کوچک مرتبط با صنعت اینترنت اشیاء کاربرد دارد. تجارت میکروباتری‌های مصرفی در این صنایع تا سال ۲۰۱۸به ۱.۳ میلیارد دلار رسیده است و روند روبه‌رشدی دارد.

در مقایسه با روش سنتی تولید باتری به دلیل قابلیت کنترل لایه‌نشانی مواد و طراحی کانال حفرات می‌توان به ظرفیت بالاتری دست یافت. امکان ساخت باتری در ابعاد سفارشی کوچک امکان‌پذیر است. همچنین سرمایه‌گذاری اولیه برای تولید با این روش پایین‌تر است.

انجام این پژوهش از دو جهت اهمیت دارد؛ اول اینکه موضوع باتری در کشور بسیار استراتژیک است و با راه‌اندازی اولین کارخانه تولید باتری لیتیوم یون از یک دهه پیش و تأمین ۱۰ درصد نیاز کشور، به دلیل نیاز به سرمایه‌گذاری سنگین در این زمینه هنوز کارخانه جدیدی راه‌اندازی نشده و این تکنولوژی می‌تواند از این حیث در کشور ارزان و قابل پیاده‌سازی باشد.

دوم آنکه با توجه به هوشمند شدن تجهیزات، نیاز به میکروباتری در کشور افزایش خواهد داشت. هدف از این پژوهش طراحی مفهومی باتری با ابعاد ۵۰ در ۳۰ میلیمتر و ارتفاع کمتر از ۱ میلیمتر با ظرفیت ۲۰ میلی‌آمپرساعت و جریان بین ۱ تا ۱۰۰ میلی‌آمپر با روش پرینت سه‌بعدی است.

پیشینه مسئله پژوهشی

اولین مقاله در زمینه ساخت باتری لیتیومی با روش DIW در سال ۲۰۱۳ منتشر شده است، از آن زمان تاکنون مقالات متعددی در این زمینه منتشرشده است. چندین شرکت دانش بنیان و استارت‌آپ در جهان در زمینه ساخت باتری با استفاده از پرینت سه‌بعدی فعال هستند و این شرکت‌ها با ساخت نمونه اولیه در حال جذب سرمایه از صنایع بزرگ مانند خودروسازی هستند:

شرکت Sakuu واقع در سیلیکون‌ولی کالیفرنیا نمونه اولیه خود را در سال ۲۰۲۱ ساخته و در سال ۲۰۲۲ خط پایلوت را راه‌اندازی کرده است. در سال ۲۰۲۳ مذاکراتی با شرکت مشاوران پورشه انجام داده است و قرار است تا سال ۲۰۲۳ گیگافکتوری با ظرفیت ۲۰۰ گیگاوات ساعت راه‌اندازی کند که معادل ۷۷ درصد تولید باتری‌های لیتیومی است.

بنیان‌گذار این شرکت، رابرت باقری، می‌گوید: پلتفرم طراحی شده توسط این شرکت به نام Kavian Platform قادر است به صنایع مختلف نظیر پزشکی، هوافضا و خودرو برحسب نیازشان خدمات ارائه کند. راه‌اندازی این کارخانه ۳۳ درصد کاهش هزینه درپی خواهد داشت و فضای کارخانه را ۴۴ درصد کوچکتر خواهد کرد. شرکت Blackstone Technology به تازگی با Volkswagen مذاکراتی برای تولید باتری‌های حالت جامد مورد استفاده در خودرو الکتریکی انجام داده است. هزینه تولید این باتری‌ها ۳۰ درصد کمتر و مصرف انرژی ۲۵ درصد کاهش می‌یابد.

شرکت Photocentric در تلاش برای ساخت باتری حالت جامد با کاربرد خودرو است و با توجه به جهت‌گیری صنعت باتری در خارج از کشور در زمینه ساخت باتری به روش پرینت سه‌بعدی، پرداختن به این موضوع در کشور با توجه به پتانسیل و امکانات موجود ضروری به نظر می‌رسد و در برنامه آینده شرکت است.

بر اساس اعلام بنیاد علم ایران علاقه‌مندان برای دسترسی به متن کامل این فراخوان اینجا کلیک کنند.