3D打印锂电池电极，让你的智能手机使用寿命更长

2018年8月1日，南极熊从外媒获悉，卡内基梅隆大学的工程师开发出一种3D打印电池电极的新方法，可创建具有可控孔隙率的3D微晶格结构。他们的3D打印方法可以大大提高锂离子电池的容量和充放电效率。

如果电池的电极有孔和通道，锂离子电池的容量就可以大大提高。到目前为止，通过增材制造产生最佳多孔电极的内部几何形状是叉指几何形状，这允许锂离子在充电和放电期间有效的传输，然而这并不是最佳的方案。

Carnegie Mellon大学机械工程副教授Rahul Panat和卡内基梅隆大学的研究人员与密苏里科技大学合作，开发了一种使用气溶胶喷射3D打印制造电池电极的新方法，其结果发表在“增材制造”杂志上。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S2214860418302379

图片来源：卡内基梅隆大学工程学院Rahul Panat

“对于锂离子电池，具有多孔结构的电极可以带来更高的充电容量，”Panat说。 “这是因为这种结构允许锂穿过电极，从而使得电极材料的利用率非常高，从而提高储能容量。”

在普通电池中，总电极体积的30-50％并未得到利用。 “我们的方法通过使用3D打印克服了这个问题，我们创建了一个微晶格电极架构，允许锂通过整个电极的有效传输，这也提高了电池充电速率，”Panat解释说。

而且电极在40个电化学循环后保留其复杂的3D晶格结构，证明了它们的机械强度。

△在本项研究中锂离子电池3D打印电极的SEM图像

到目前为止，3D打印电池的工作仅限于基于挤出式的打印，材料线从喷嘴挤出，形成连续的结构。

卡内基梅隆大学的研究人员开发了自己的3D打印方法，以创建多孔微格结构，同时利用Aerosol喷射3D打印系统的现有功能。通过这种方法，研究人员能够通过将各个液滴逐个快速组装成3D结构来3D打印电池电极。所得到的结构具有使用典型挤出方法不可能制造的复杂几何形状。


这种3D打印方法对于消费电子，医疗设备行业以及航空航天应用非常重要。研究人员估计，该技术将在大约2 - 3年内准备好转化为工业应用

编译自：3ders