3D打印又稱增材制造,是一項近年來被看好的快速成型技術(shù),同時也是目前在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被經(jīng)常使用的技術(shù)。電池,作為一種常見的能源載體,被認為是改變?nèi)藗兩畹陌l(fā)明之一,而時至今日,尋求電池技術(shù)上的突破依舊是實現(xiàn)科技發(fā)展的一個重要方向。那么當3D打印和電池“碰”在一起,會觸發(fā)怎么樣的火花呢?
近日日本科研學者開發(fā)出了一種用3D打印機制作全固態(tài)電池的技術(shù)。據(jù)悉,利用該技術(shù)只需幾小時便可以完成電池的制造,并且過程中沒有高溫工序,制作的電池也可以通過各種性能測試,滿足實用性上的一定要求。
而這項技術(shù)更重要的意義在于,它可能能夠幫助電池,實現(xiàn)工藝上的突破。眾所周知,電池的主要構(gòu)成部分為電極與電解質(zhì),而電解質(zhì)通常是液態(tài)的,因此伴隨著漏液、工作起火等隱患。而為了解決這些問題,一種新的電池被踢出——全固態(tài)電池。顧名思義,全固態(tài)電池的特點便是電池的電解液也是固態(tài)的,因此安全性更強,同時還可以借助層疊,來實現(xiàn)儲電量的增加。
不過,隨之而來的問題也很多。全固態(tài)電池因為電解質(zhì)是固態(tài),因此為了實現(xiàn)電極與電解質(zhì)的貼合就需要對電極和電解質(zhì)材料進行強力壓合,一般來說,這個過程需要高溫和高壓的幫助,因此加熱工序需要花費成本非常高,并且成品率伴隨著受熱開裂的風險也會降低,同時產(chǎn)品本身對于溫度變化帶來的影響也會尤為明顯。
而這些問題也讓全固態(tài)電池陷入了一個發(fā)展的矛盾中。一方面,由于其理想的特性,全固態(tài)電池被認為是未來儲電相關(guān)技術(shù)的一個重要契機,包含純電動汽車續(xù)航在內(nèi)一系列新興技術(shù)都可能因為它而實現(xiàn)一定的突破;另一方面,高昂的成本以及加工難度又限制了其在民用產(chǎn)品上的發(fā)展這也導(dǎo)致了這項技術(shù)發(fā)展的受限。
而3D打印電池,卻在一定程度上實現(xiàn)了常溫環(huán)境的全固態(tài)電池生產(chǎn)可能,換言之就是同時滿足了降低生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)難度兩個目的。
當然,從現(xiàn)階段成果來說,這種依靠3D打印來實現(xiàn)電池生產(chǎn)的技術(shù),還存在一定的問題,例如正極的能量密度,充放電壽命等,但是卻為電池的發(fā)展提供了一定的可能。而就3D打印固態(tài)電池這件事而言,可以被認為是3D打印技術(shù)尤其是耗材發(fā)展,以及電池技術(shù)共同發(fā)展的一個階段性的成果。