3D打印微晶格電極大幅提升鋰電池性能 可制作形狀復雜的電池架構

據(jù)外媒報道,卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)與美國密蘇里科技大學(Missouri University of Science and Technology)的研究人員研發(fā)了新方法,在結合氣流噴印法(aerosol jet,AJ)的基礎上,制作了一款3D打印電池電極,該電極擁有3D微晶格結構(3-D microlattice structure),可實現(xiàn)可控孔隙率(controlled porosity)。

研究人員在論文中指出,該微晶格結構可大幅提升鋰離子電池的容量及充放電速率。該增材制造法可利用3D打印設備,制作形狀復雜的3D電池架構,有助于優(yōu)化電化學儲能的配置。據(jù)研究人員預計,該技術可在未來2-3年內應用到工業(yè)中。

鋰離子電池所用的微晶格結構可從以下方面提升電池性能:相較于實心電極(solid block),其比容量提升4倍、實際容量提升兩倍。

此外,在完成40次電化學反應(充放電)后,該款外形復雜的3D微晶格結構仍能保持原樣,表明其機械性能十分出色。在同等重量下,這類電池可提升較大的電池容量。同理,若容量保持在當前值,那么該款電池的用材將大幅減少,有助于實現(xiàn)車載電池的輕量化,對交通應用的作用不言而喻。

卡內基梅隆大學的研究人員自主研發(fā)了該項3D打印方式,創(chuàng)建了微晶格多孔結構,還結合使用了當前的氣流噴印3D打印技術。

研究團隊正致力于制作更為復雜的3D結構,該結構可被同時用作結構件材料及功能性材料。