一组研究人员加州理工学院的技术(加州理工学院)已经开发了一种3D打印锂离子电池电极的新方法。
利用DLP 3D打印技术(一种基于可见光的还原光聚合技术)，研究人员能够制造出复杂的聚合物结构，然后通过热后处理将其转化为有用的电极材料。最终的碳氧化物和锂钴氧化物结构分别作为阳极和阴极，报告具有优异的电池性能和稳定性。
加州理工学院的研究生Kai成田解释说:“众所周知，聚合物的热解会导致碳的形成。我们的方法就是利用这种现象来制造3D碳材料。我们简单地使用一种商业可用的光敏树脂，通过数码光刻工艺打印来创建3D聚合物结构，然后在1000˚C下热解转化为碳结构。”
锂离子电池的局限性
自从大约50年前锂离子电池被发明以来，它已经成为现代人类生活不可或缺的一部分，为从消费电子产品到军事卫星的一切事物提供动力。因此，在电化学领域有大量专门针对提高储能设备容量的研究，同时使它们更小、更便宜、充电更快。
除了让我们整天坐在手机上，高质量的电池还对气候变化有重大影响，因为它们可以帮助减少社会对化石燃料的依赖，并促进可再生能源的使用。不幸的是，电动汽车和电网规模的风能和太阳能发电厂的应用仍然受到目前可用的能量密度和充电率的限制，即使在尖端技术。
在平面电极的传统锂离子电池中，能量密度(可存储的能量量)和功率密度(能量释放率)往往是耦合的。例如，增加电极的质量将增加其能量密度，但由于电极厚度的增加而降低其功率密度，因此离子和电子在放电前被迫移动更长的距离。如果这种关系被解耦，能量存储设备的能量和功率密度就可以同时得到改善。这就是3D打印出现的原因。
3D打印的救援
虽然近年来3D打印的应用已经开始探索，但之前的尝试主要依赖于纳米墨水挤压，这并不适合高分辨率的部件。另一方面，缸光聚合解决了分辨率问题，但通常与电极材料不兼容，因为它是基于聚合物化学。
利用dlp热解技术，加州理工学院的团队能够结合这两种技术的优点，用电极材料生产高分辨率的电极。由于该技术对复杂几何结构的亲和性，他们能够打印带有微和纳米尺寸的子结构的厚电极结构。这有效地增加了定制电极的质量负载，同时缓解了与更长的传输长度相关的功率密度问题，为高性能电池生产的新方法铺平了道路。
该研究的主要作者茱莉亚·格里尔教授总结道:“创造3d雕刻电极，完全控制它们的建筑设计、尺寸和现在的材料，让我们离最终的圣杯更近了一步，也就是一个可扩展的、可靠的、安全的固态电池制造方法，机械健壮，效率高。”
研究的进一步细节可在先进能源材料和先进材料技术．这些论文的合著者包括Julia Greer, Michael Citrin, Daryl Yee等人。
回到九月，3D打印机OEMPhotocentric宣布成立了一个新部门，致力于环保的3D打印电池．这家总部位于彼得伯勒的公司表示，他们已经承诺进行一项“重大投资”，包括一个完整的研究团队，以设计和3D打印更节能的存储设备。
在其他地方，在航空领域，美国宇航局的马歇尔太空飞行中心曾获得KULR科技集团这是一项两用技术协议，未来的太空任务可能会用到它3D打印备用电池组．作为合作的一部分，KULR将利用其抗无源传播(PPR)和内部短路(ISC)技术，为载人和自主空间应用构建3D打印电池系统。
订阅3D打印行业通讯查看增材制造的最新消息。雷电竞充值你也可以通过关注我们来保持联系推特喜欢我们Facebook。
正在寻找增材制造的职业生涯?雷电竞充值访问3 d打印工作来选择行业中的角色。
特色图像显示了通过DLP打印的复杂电极几何形状。通过加州理工学院形象。
