Design and fabrication of modular supercapacitors using 3D printing

Tanwilaisiri, Anan; Xu, Yanmeng; Zhang, Ruirong; Harrison, David; Fyson, John; Areir, Milad

doi:10.1016/j.est.2017.12.020

Cited by 53 publications

(20 citation statements)

References 25 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Nevertheless, there are challenges in the ink design that need to be addressed . The major advantages of FDM are low cost, high printing speed and large size capabilities . However, in comparison with DIW, SLA, and SLS techniques, the accuracy and surface finish of FDM is relatively low due to the limited flexibility of nozzle size .…”

Section: D Printing Technologymentioning

confidence: 99%

3D Printing of Electrochemical Energy Storage Devices: A Review of Printing Techniques and Electrode/Electrolyte Architectures

Cheng

Deivanayagam

Shahbazian‐Yassar

2020

Batteries & Supercaps

103

View full text Add to dashboard Cite

the fabrication of electrochemical energy storage (EES) devices via three-dimensional (3D) printing has drawn considerable interest due to the enhanced electrochemical performances that arise from well-designed EES device architectures as compared to the conventionally fabricated ones. This work summarizes the developments in electrochemical devices fabricated by 3D printing techniques. We have categorized this review based on the architectural design of 3D printed EES devices: interdigitated structures, 3D scaffolds, and fibers. The printing techniques, processes, printing materials, advantages, and disadvantages of 3D printed architectures are systematically discussed in this review. Enhanced power density and energy density values were obtained using interdigitated structures and 3D scaffolds, in comparison with the conventional planar structure. The reasons for better electrochemical performances can be attributed to the presence of higher loading active materials, larger footprint area, and shorter ion transport route. The 3D printing techniques have also enabled the EES devices to be fabricated into lightweight, flexible fibers, and to be integrated into wearable electronics. At the end, the challenges and outlooks on the fabrication of 3D structured EES devices are outlined. Figure 1. Schematic summary: the advantages of 3D printing of EES devices with well-designed architecture in better electrochemical performance, higher processing efficiencies, and improved mechanical properties. Reviews 2 3 4 5 6 7 8

show abstract

Section: D Printing Technologymentioning

confidence: 99%

3D Printing of Electrochemical Energy Storage Devices: A Review of Printing Techniques and Electrode/Electrolyte Architectures

Cheng

Deivanayagam

Shahbazian‐Yassar

2020

Batteries & Supercaps

103

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Tanwilaisiri et al combined FDM and a paste extruder to manufacture modular ESs. [183] The FDM was used to fabricate the ES casings, and the paste extruder was used to print the electrodes, current collectors, and separators. AC with sodium carboxymethyl cellulose (CMC) slurry was used to print electrodes for the supercapacitors; the gel electrolyte was made from H 3 PO 4 and PVA in deionized water, and the frame was printed from PLA filament.…”

Section: Carbon-based Materialsmentioning

confidence: 99%

Additive Manufacturing of Electrochemical Energy Storage Systems Electrodes

Soares

Ren

Mujib

et al. 2021

Adv Energy and Sustain Res

View full text Add to dashboard Cite

Superior electrochemical performance, structural stability, facile integration, and versatility are desirable features of electrochemical energy storage devices. The increasing need for high‐power, high‐energy devices has prompted the investigation of manufacturing technologies that can produce structured battery and supercapacitor electrodes with optimized charge transport. While conventional electrode production techniques are becoming increasingly obsolete and incompatible with technological developments such as wearables and flexible electronics, additive manufacturing (AM) has emerged as one of several state‐of‐the‐art tools to produce 3D‐structured electrodes with morphology control, high yield, and scalability. Herein, a comprehensive review of the major AM technologies and most recent literature about designing and manufacturing electrode materials for batteries and supercapacitors is presented. A thorough discussion of research opportunities and challenges in this promising field is also presented to introduce the potential and importance of AM to current developments involving electrode materials.

show abstract

“…Buna ek olarak, EÜ tekniği daha önce de bahsedilen ve mikro yapıların z-yönündeki profillerini ancak sınırlı düzeyde başarabilen [17] düzlemsel mikro üretim tekniklerinin aksine MEMS yapıların derinlik profillerini tamamen şekillendirmeye olanak sağlamaktadır. 3B yazıcı teknolojisi ile oluşturulmuş ve birçok değişik geometri ve özelliğe sahip sığaç ve sığal algılayıcı (capacitive sensor) yapıları daha önce literatürde gösterilmiştir [6][7][8][14][15][16]. Bu çalışma ise EÜ kullanılarak derinlik profili değiştirilen, dolayısı ile hassasiyeti ve sistem performansı arttırılan özgün sığal basınç algılayıcıların tasarım ve üretimine odaklanmaktadır.…”

Section: Abstract: Capacitive Sensor Pressure Sensor 3d Printingunclassified

Üç Boyutlu Baskı Metodu ile Üretilmiş Dalgalı Yüzeyli Sığal Basınç Algılayıcı

Gökdel

Sarıoğlu²

2019

Düzce Üniversitesi Bilim Ve Teknoloji Dergisi

View full text Add to dashboard Cite

Geleneksel olarak, sığal basınç algılayıcıları paralel plaka düzlemsel kondansatörlerin bir plakasını ince diyafram olarak kullanmaktadır. Bu çalışmada yeni nesil, kulan-at özelliğine sahip, üç boyutlu yazıcı ile üretilmiş ve yüzeyi alanı arttırılmış şeffaf polimer bir sığal basınç algılayıcı yapısı sunulmuştur. Önerilen yapı düzlemsel bir sığaç özelliklerine sahip olup, üst ve alt olmak üzere iki plakadan oluşmaktadır. Plakaların iç yüzeylerinin topolojisi değiştirilerek algılayıcının yüzey alanı arttırılmıştır. Önerilen bu cihaz, Polyjet Connex3 Objet260 üç boyutlu yazıcı kullanılarak VeroClear malzemesinden üretilmiştir. 3B yazıcı ile oluşturulan ve şeffaf termoplastik malzeme ile üretilen algılayıcı parçaları, kullanılan malzemenin yapısı itibarıyla iletken değillerdir. Söz konusu cihaza tozutma prensibi kullanılarak önce 40 nm kalınlığında ince film krom daha sonra ise 115 nm kalınlıktaki altın malzeme kaplanmış ve böylelikle yapıya iletkenlik kazandırılmış; düzlemsel sığaç yapısının alt ve üst metal yüzeyleri oluşturulmuştur. Üretilen algılayıcının boyutları 11x11x4,6 mm 3 'dür. Nominal değeri 2,7 pF olan cihaza deneyler esnasında en yüksek 8,88 kPa kadar çeşitli basınç değerleri uygulanmıştır. Cihazın azami 4,3 pF sığa değeri aldığı ölçülmüştür. En yüksek hassasiyet değeri ise 0,14 pF / kPa olarak hesaplanan algılayıcının, basınç ölçümlerinde başarı ile kullanılabileceği gösterilmiştir.

show abstract

Design and fabrication of modular supercapacitors using 3D printing

Cited by 53 publications

References 25 publications

3D Printing of Electrochemical Energy Storage Devices: A Review of Printing Techniques and Electrode/Electrolyte Architectures

3D Printing of Electrochemical Energy Storage Devices: A Review of Printing Techniques and Electrode/Electrolyte Architectures

Additive Manufacturing of Electrochemical Energy Storage Systems Electrodes

Üç Boyutlu Baskı Metodu ile Üretilmiş Dalgalı Yüzeyli Sığal Basınç Algılayıcı

Contact Info

Product

Resources

About