3D打印技術(shù)造出微觀(guān)多孔鋰電池，容量提升了4倍

　　8月2日消息，美國工程師已經(jīng)研發(fā)出一種3D打印方法，有可能極大的提升鋰離子電池的容量和充放電速度。

　　如果鋰離子電池的電極含有微觀(guān)的氣孔或者通道，那么它們的容量就會(huì )得到極大的改善。目前來(lái)說(shuō)，通過(guò)添加物制造的最佳多孔電極，其內部的幾何結構是相互交叉的，這就能夠讓鋰離子在充電和放電的過(guò)程中自由的在電池內游動(dòng)，但這并非是最理想的設計。

　　卡內基梅隆大學(xué)機械工程學(xué)副教授Rahul Panat帶領(lǐng)的一個(gè)研究團隊與密蘇里科技大學(xué)進(jìn)行合作，他們已經(jīng)研發(fā)出了一種3D打印電池電極的新方法，這種方法能夠打造出擁有受控氣孔的微觀(guān)金屬結構。他們的研究結果已經(jīng)發(fā)表在《添加劑制造業(yè)》雜志上。

　　Panat稱(chēng)：“在鋰離子電池中，擁有多孔結構的電極能夠帶來(lái)更強的蓄電容量。這是因為這種結構允許鋰離子大量進(jìn)入電極內，這就能夠實(shí)現更高的電極利用率，而且帶來(lái)更高的蓄電能力。在普通電池中，電極有30%到50%是得不到利用的。我們通過(guò)3D打印技術(shù)克服了這一問(wèn)題，3D打印制造的微觀(guān)電極結構能夠讓鋰離子在電極內更有效的傳輸，這也會(huì )改善電池的充電速度?！?/p>

　　被用作鋰離子電池電極的微觀(guān)金屬結構能夠將比容量提升四倍，而且與傳統固體電池相比區域容量增加了兩倍。據卡內基梅隆大學(xué)的研究人員稱(chēng)，這種電極在經(jīng)過(guò)40次的電化學(xué)過(guò)程之后，仍然保留了它們復雜的3D晶格結構，這也證實(shí)了它們的機械穩定性。

　　卡內基梅隆大學(xué)的研究人員借助了氣流噴印3D打印系統的現有能力，研發(fā)出了他們自己的3D打印方法，制造出多孔的微觀(guān)金屬結構。在此之前，3D打印電池的研究都受到擠壓打印技術(shù)的限制，也就是通過(guò)噴嘴擠壓材料形成連續結構的打印技術(shù)。借助擠壓打印技術(shù)只能制造出交叉結構的電池。

　　借助Panat實(shí)驗室研發(fā)的這種新方法，研究人員能夠快速的將一個(gè)一個(gè)的個(gè)體液滴堆疊成三維結構，從而打印出電池電極。這種技術(shù)打印出的結構有著(zhù)復雜的幾何學(xué)特性，這是傳統擠壓打印方法無(wú)法制造出來(lái)的。

　　Panat稱(chēng)：“由于這些液滴是彼此分離的，所以我們能夠創(chuàng )造出這種全新的復雜幾何學(xué)結構。如果它們是像傳統擠壓打印技術(shù)所使用的那種里連續材料，我們就無(wú)法制造出這種復雜電極結構。這是一個(gè)新的研究領(lǐng)域，在此之前我并不認為有人能夠借助3D打印技術(shù)創(chuàng )造出這些復雜的結構?！毖芯咳藛T估計，這種新3D打印方法衍生出的技術(shù)大約在2到3年內就能夠實(shí)現工業(yè)應用。