3D打印微晶格电极大幅提升锂电池性能 可制作形状复杂的电池架构

据外媒报道,卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)与美国密苏里科技大学(Missouri University of Science and Technology)的研究人员研发了新方法,在结合气流喷印法(aerosol jet,AJ)的基础上,制作了一款3D打印电池电极,该电极拥有3D微晶格结构(3-D microlattice structure),可实现可控孔隙率(controlled porosity)。

研究人员在论文中指出,该微晶格结构可大幅提升锂离子电池的容量及充放电速率。该增材制造法可利用3D打印设备,制作形状复杂的3D电池架构,有助于优化电化学储能的配置。据研究人员预计,该技术可在未来2-3年内应用到工业中。

锂离子电池所用的微晶格结构可从以下方面提升电池性能:相较于实心电极(solid block),其比容量提升4倍、实际容量提升两倍。

此外,在完成40次电化学反应(充放电)后,该款外形复杂的3D微晶格结构仍能保持原样,表明其机械性能十分出色。在同等重量下,这类电池可提升较大的电池容量。同理,若容量保持在当前值,那么该款电池的用材将大幅减少,有助于实现车载电池的轻量化,对交通应用的作用不言而喻。

卡内基梅隆大学的研究人员自主研发了该项3D打印方式,创建了微晶格多孔结构,还结合使用了当前的气流喷印3D打印技术。

研究团队正致力于制作更为复杂的3D结构,该结构可被同时用作结构件材料及功能性材料。