日本东北大学开发3D打印硬碳电极 降低电池制造成本

航空航天军工能源
2022
08/08
08:53
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来源:盖世汽车

据外媒报道,一种新型、易于制造的、高性能碳微晶格电极,或将有助于降低制造成本,以实现由容易获得的钠离子驱动的电池。

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(图片来源:东北大学)

锂离子电池具有高性能和大量储能能力,在智能手机和电动汽车等领域得到广泛应用。然而,这种电池的制造成本很高,而且锂矿储量正在迅速减少,提取锂金属也易造成环境污染。研究人员希望降低电池制造成本,并找到一种方法,以释放更易获得的钠离子的潜力。

日本东北大学(Tohoku University)的材料科学家Akira Kudo、加州大学洛杉矶分校(University of California Los Angeles)的博士生Yuto Katsuyama及其同事致力于寻找新方法,通过增加单个电池电芯中电池活性材料的负载量,来实现高性能、低成本电池。这将减少用于将多个电芯结合在一起的非活性物质。然而,这需要制造更厚的电极,会限制电池内离子的移动,从而限制电荷的移动。

为了解决这一问题,该团队开发了一种方法,以制备微架构、高性能负极。该方法利用3D立体光刻术来打印由树脂制成的微晶格结构。通过一种称为热解的过程,使这种微晶格碳化并缩小。由此产生的硬碳电极可以快速传输能产生能量的离子。此外,该团队通过细化晶格结构来提升性能。由于3D打印机的分辨率不断提高,钠离子电池的性能最终可能超过锂离子电池。

该团队下一步的目标是,利用相同的方法来制造正极,然后利用这些精心设计的电极,制造高性能、高性价比的钠离子电池。






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