国产全固态电池自动化3D打印制造平台正式发布

2023年7月，南极熊获悉，高能数造(西安)技术有限公司（以下简称“高能数造”）正式发布了新一代全固态电池小试规模的自动化制造平台，这标志着借助电池3D打印技术国内企业已经能独立自主的实现全固态电池试样的高效率、一体化生产。

△高能数造新一代全固态电池小试规模自动化制造平台

本次高能数造推出的全固态电池自动化试样制造平台，严格意义上不仅是一台简单的电池制造设备，而是一条具备工业级潜力的"一体化制造全固态电池"的试样生产线。借助该产线可以快速实现电池浆料制备与电芯制备，并最终实现电池一体化封装成型。

高能数造新推出的这条基于3D打印技术的全固态电池自动化试样制造平台，相较于传统的固态电池制备技术，几乎可以实现"零"原料损耗；在同等产能规模下可降低90%的人力成本（可实现1人独立操作一条生产线），大大提升人员效率；在电芯制备环节不仅可以实现10μm级高精度电解质薄膜制备，而且啊可根据研发需要实现特殊结构电极的制备，为未来新电池开发带来更多可能。

整个制造平台包含四大组成部分，分别是制浆系统、制芯系统、封装系统、气氛保护系统。

制浆系统主要是将电极粉末与溶剂、稳定剂和氧化剂进行充分混合，确保电池浆料混合均匀、稳定性强且质量均一。

制芯系统是高能数造目前的核心技术系统，相较于传统制芯工艺，高能数造的电池3D打印工艺，可以实现电芯的一体化制备，不需要经过传统的正负极涂覆、多次切片等复杂步骤。生产环节的减少，既提升了生产效率又提高了产品良率。结合自研的电池3D打印设备TOP.E M20，高能数造已成功实现10μm层厚电解质薄膜制备，并可实现具有多种空间结构电极的打印制备，为新电池研发及科研验证提供有力的装备支撑。

高能数造的一体化封装系统不仅能和传统产线一样实现标准化电池外壳封装，还可借助3D打印技术，轻松实现定制化电池外壳的制备与封装。

同时，本次高能数造发布的制造平台集成了全流程气氛保护系统，确保了电芯制造过程的环境稳定性。

这一制造平台的成功开发主要基于高能数造自主研发的专用于电池制造的浆料挤出层叠（SEL）增材制造技术。依托这一技术基础，结合自主开发的高效率、多喷头打印系统，高能数造实现了对具有独特设计3D结构电池的一体化制造。这不仅让电池的制造过程变得更加简捷高效，更让在电池内部实现独特设计的3D结构路径成为可能，为全固态电池的大规模生产提供了全新的智造解决方案。

电池制造工艺的颠覆与创新——3D打印为高性能电池的设计制造插上腾飞的翅膀

△2023年7月15日，第一届电池3D打印大会在深圳大学举行。这场由南极熊3D打印网、深圳大学增材制造研究所联合发起的研讨会，引起大量专业人士的关注，现场汇聚来自全国各地的100多位3D打印、大学、新能源、投资等领域的嘉宾，进行了一场轻松而又充满干货的交流。这是国内首次公开的电池3D打印交流活动。

高能数造作为国内鲜有的主营3D打印电池的公司，其联合创始人、CTO杨康博士，为观众带来了“电池制造工艺的颠覆与创新——3D打印为高性能电池的设计制造插上腾飞的翅膀”，并现场展示了3D打印的电池。

△高能数造3D打印电池

“3D打印的固态电池，剪开它也是安全性比较高的，能不会短路起火。我们最薄可做到300~400微米一个电池。”

“美国SAKUU的3D打印电池，据说已经准备交付了，其工艺路线似乎是丝网印刷的。丝网印刷我们自己也试了一下，单层一致性也做不好，另外它对丝网的工艺要求也比较高，我们自己做的时候发现它粘附浆料，然后会导致极片的一致性变差。叠层涂覆的时候也会有问题，他们可能在这些方面有一些比较好的技术积累，非常推崇3d打印，对于形状结构这些可能设计更加自由，能够去变相的提升用电器的续航。”

“把电极做厚是比较难的，我们能够利用3D打印工艺去做电极，然后在内部设计一些孔道结构，方便电解液的浸润，离子传输就会比较好。”

“跟我们有接触的做3C消费电子的厂商，也在尝试做快速的充放，这个在电极的正负极里面都会有应用。”

“我们主要推的是利用3D打印的工艺去做全固态电池，主要问题集中在界面上，所以我们首先想到的就是利用3D打印技术去设计电解质和电极的界面结构，能够去增大两者之间的接触。”

“高能量密度电池，就是把一些没有化学活性的部分质量降到最低，所以我们就争取把定制隔膜做最薄，利用我们现在的3D打印机，最薄可以做到7微米，然后也能做的比较厚，19微米、20微米也可以。”

“原位固化就是用3D打印去做电极与电解质的原位固化，是传统的固态电池工业解决不了的，就是说能够用原位固化的方式去改善两者之间的界面，让他们两者之间的界面接触得非常好。”

“我们现在的3D打印电池，不但性能达标，在某些情况下，生产成本已经比传统工艺低30%。”