根据科学中国，未来的十年,电池工业将经历一场革命性变革,目前的技术格局将会发生改变。在这场变革中,固态电池被视为备受瞩目的技术方向。在2022年7月21日举办的世界动力电池大会上,中国科学院院士欧阳明高指出,从技术角度来看,固态电池是最值得重视的技术之一,预计在2035年之前,将能够规模生产能量密度为500Wh/kg的下一代电池。然而,由于各种原因,制造固态电池一直存在一定的难度,迄今为止尚未真正投入生产。但是,随着3D打印技术的发展,它有望改变这种状况,帮助生产下一代电池。
3D打印固态电解质结构过程示意图(Materials Today, Sun Xueliang et al.)
3D打印电池的市场前景十分广阔,其应用不仅局限于电动汽车,还包括手机、可穿戴设备等众多领域。然而,在实现真正的规模生产和具备商业竞争力之前,仍需要克服一些挑战。其中,更高精度和多材料一体化打印技术是3D打印电池走向批量制造需要解决的主要问题。
经过多年的发展,无论是设备还是材料,已有多家公司从实验室走向生产车间,将3D打印电池推向市场。在国外,像美国Sakuu Corporation、德国Blackstone Technology、美国6K、英国photocentric等公司已经开始进军这个领域。而在国内,也有像高能数造(西安)技术有限公司这样的企业在积极探索3D打印电池技术的应用。
高能数造3D打印全固态电池样品
高能数造(西安)技术有限公司是一家专注于新能源电池制造的公司,于2021年正式进入新能源电池3D打印领域。作为全球新能源电池3D打印技术的先行者和创导者,高能数造在西安交通大学快速制造国家工程研究中心长春3D打印创新中心孵化而成。该公司自主研发了浆料挤出层叠SEL增材制造技术,并推出了可根据用户需求定制的电池专用3D打印机。这一技术实现了低成本且快速的制造复杂形状的电池,同时具有独特设计的3D结构。作为国内首家聚焦并推出3D打印电池设备的产业化公司,高能数造致力于为新能源电池制造业提供更加高效、智能化的解决方案。
近日,高能数造推出了一款全新一代的电池3D打印设备,可实现10μm级高精度、高设计自由度的全固态电池一体化智造。这款设备具有广泛的材料适配性,无需特殊改性调整即可直接使用不同材料实现电池的一体化制造。此外,设备还可以通过创新的结构设计改善全固态电池的固固界面,有效提升电池性能。该设备针对不同的正负极材料,可以打印不同的电解质层,实现阶梯化电解质层的有效制造,从而解决了全固态电池固固界面阻抗大的问题。此外,设备还可以在电极层表面原位固化电解质浆料,形成紧密结合的固固界面接触和连续的离子传输路径。据悉，这款设备的问世将推动全固态电池实现产业化制造,为电动汽车、电动航空、智能穿戴设备等领域提供更优质的电池产品。
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