突破性3D打印固态电池！黑石磷酸锂铁阴极技术无需钴或镍

本帖最后由眼镜熊于 2021-4-14 09:55 编辑

导读：能源一直是人类社会的永恒议题，如何利用3D打印技术在电池等能源技术上取得进一步的突破也是许多人一直在探索的课题。

南极熊获悉，瑞士黑石资源股份公司（Blackstone Resources AG）（SWX：BLS）于2021年4月12日宣布，公司专有3D打印生产技术已在3D打印固态电池领域走过了一系列重要的里程碑，代表了公司在这种下一代技术的重大突破。据了解，黑石德国子公司Blackstone Technology GmbH已成功打印并测试了首款可工作的固态电池，并展示了由Blackstone固态电池供电的LED灯。

△5x5平方厘米的袋式电池，带有发光二极管

3D丝网印刷工艺的完成

固态电池的生产标志着3D丝网印刷工艺已完成研究和评估阶段，这是生产固态锂电池的一种灵活的新方法。这项工艺需要实现三个重要概念：

完成作为隔膜的机械稳定的3D打印固态电解质。
生产3D打印复合阴极（加上固态电解质和磷酸铁锂的复合材料）
完整3D打印5x5平方厘米的袋式电池，无需使用机械垫片，即可正常运行。

与使用液体电解质的传统电池设计相比，Blackstone Technology的3D打印固态电池技术具有明显优势。它可以大大降低生产成本、提高电池的能量密度、并提供更多充电周期。Blackstone Technology已从生产技术中获得了最高效率和最能量密度比，代表了全球电池制造过程的变革者，也为使用各种正极材料的量产固态电池铺平了道路。

△3D打印固态电池生产工作流程

3D打印固态电池使用LFP技术，具有基于磷酸锂铁（LFP）的阴极，这项技术的好处是便宜且不需要钴或镍。公司还计划与其他金属（如NMC电池）进行组合。另外，这类电池不使用有毒材料，由水溶性化学物质制成，因此对环境更加友好，且易于回收利用。尽管与其他电池化学物质相比，LFP技术通常具有较低的能量密度，但黑石使用专有的厚层技术消除了这些缺点。与当前的锂电池技术相比，LFP电池技术可提供20-25％的能量密度。Blackstone Technology的3D打印制造工艺可以生产各种形状的电池并具有广泛应用，例如电动汽车、电动巴士、电动摩托车、5G网络、工具或无人机技术。

△3D打印固态电池生产线

Blackstone Technology致力于采取下一步措施来开发所需的制造技术，使产量达到每秒生产一个电池芯的水平，生产成本降至低于每千瓦时65美元（约426人民币）。此外，在这些固态电池的生产过程中，生产工艺有可能节省多达70％的传统资本支出和30％的运营支出。电极化学物质和其他用过的材料可以进一步节省材料。

将改变整个电池行业

多年来，黑石一直在通过德国子公司Blackstone Technology GmbH投资下一代电池技术，包括获得专利3D打印技术、固态技术以及在3D打印过程中批量生产电池。南极熊曾在2021年1月对此进行了详细介绍（详情请参考帖子：能量密度提高1倍的3D打印固态电池来了，黑石引领下一代电动汽车技术）。由Blackstone Technology GmbH开发的首批大型电池已经在2021年2月的Blackstone电池日展示，并已准备好进行批量生产。

△黑石技术的新成就

黑石资源股份公司

Blackstone Resources AG是一家瑞士控股公司，位于Kanton Zug的Baar，专注于电池技术和电池金属市场。此外，公司还建立、开发和管理用于黄金和电池金属的精炼厂。电动汽车的发展需要大量金属，这驱动了电池技术和电池金属革命，包括钴、锰、石墨、镍、铜和锂。此外，黑石资源已经启动了一项有关固态电池新电池技术及生产工艺的研究计划。

其他相关专利

一项韩国相关专利设计了一种被桥和交叉点分开的丝网印刷技术。技术优选通过电铸法制造的金属丝网，从侧面看，整个3D结构包含由桥和交叉点之间的厚度差形成的峰和谷。可用于制造RFID标签、太阳能电池板、印刷电路板。专利还涉及一种打印机，包括一个或多个用于墨水和/或辊或刮板的储存器与一个或多个丝网的组合。