3D打印固态电池

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2021年1月，据悉，瑞士Blackstone Resources（黑石资源 ）公司的专有3D打印锂离子固态电池技术，取得了一系列重要的突破。它一直通过德国子公司Blackstone Technology GmbH投资于下一代电池技术。包括获得专利的3d打印技术和对电池批量生产的研究。恰好的是，德国是全球3D打印技术最为发达的国家之一。

与目前的锂离子电池技术相比，3D打印固态电池具有将能量密度提高一倍，制造成本降低一半的潜力。

3D打印固态电池的比较优势

当前最先进的电池生产面临的一些弱点：

不够灵活，无法支持必须与产品设计相匹配的组件设计

它仍然太昂贵（目标：＜80US ＄ ／ kWh）

不适用于未来的设计，例如全固态电池

提供的能量密度仍然太低（目标：600英里且＞ 300Wh ／ kg）

原材料仍然不安全

碳排放仍然太高

△3D打印的“多孔”电极可提高能量密度。可以将电极中的材料打印成三维晶格结果。晶格意味着电极具有更大的暴露表面积，增大化学反应面积，电池效率更高。另外，3D打印电池模块不需要多余的物质即可以实现一体化。想象一下，特斯拉85kWh电池组由7104个电池组成，将7104块电池粘合在一起的胶水和电线的重量相当大了。但是如果这些变成是增材制造过程的一部分，而不是多余的材料，能量密度将大大提高

与使用液体电解质的传统电池设计相比，Blackstone Technology的3D打印工艺具有明显的优势。显著降低成本，提高电池尺寸的生产灵活性，可以不依赖电极化学性质而实现这些优点。

△3D打印固态电池生产工作流程

Blackstone的3D打印固态电池技术，解决了这些弱点：

3D打印锂离子电池生产已经成熟，且有专利，在生产过程中可提供最大的灵活性；

可节省30％的CAPEX和10％的OPEX，而采用固态技术时，可节省70％的CAPEX和30％的OPEX；

世界上第一个3D打印生产工艺，可以批量生产固态电池；

可将能量密度提高20％，用固态技术时可提高100％；

利用自身资源来缩短供应链，并确保长期获取电池材料；

通过将干燥过程减少50％，可将能源消耗降低25％，这是电池组电池最重要的制造成本——占总能源成本的45％至57％。

△世界上第一个使用印刷电极的功能性电池已通过测试

黑石技术有限公司CEO霍尔格·格里茨卡（Holger Gritzka）表示：“我们迄今为止在3D打印电池技术方面的发展，为固态电池的大规模生产铺平了道路。除了汽车工业等主要市场之外，船舶应用和新型5G无线网络也将会受益于3D打印固态电池的优势。”

△特斯拉的股价已经涨得高到了火星，市值达8000亿美元，是宝马＋奔驰＋大众等一批传统汽车厂商市值的总和还高

埃隆·马斯克（Elon Musk）承认获得下一代电池技术以及生产这些电池所需的原材料的重要性。即使采用减少电池材料量的新技术，电动汽车的需求也可能很快超过这些车辆所需的电池材料量。

马斯克预计，下一代电池将使用更少的电池金属（例如钴），而使用更多的镍和锂。实际上，随着特斯拉与大型汽车制造商的入局，所有这些金属的需求可能会大幅增加，大型汽车制造商也开始推出电动汽车，并计划把全部汽车都电动化。