3D打印锂离子电池电极

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据悉，来自加州理工学院(Caltech)的研究团队开发了一种3d打印锂离子电池电极的新方法。

研究人员利用DLP 3D打印技术,制造出复杂的聚合物结构,然后通过热后处理转化为有用的电极材料。最终的碳和钴氧化锂结构分别被证明可以作为阳极和阴极使用,并称具有优异的电池性能和稳定性。

加州理工学院研究生Kai Narita解释说:"已知聚合物的热解会导致碳的形成。我们的方法利用这一现象来制造3D打印碳材料。我们使用一种市售的光刻胶与DLP数字光处理工艺打印来创建3D聚合物结构,然后在1000?C的温度下热解,将其转化为碳的结构。"

3D打印帮了大忙

虽然近年来3D打印实际上已经开始探索应用,但之前的尝试主要依靠纳米油墨挤出,这并不适合高分辨率的零件。而光聚合则解决了分辨率的问题,但由于它是基于聚合物化学的,所以通常与电极材料不兼容。

△3D打印的碳电极层特写,图片来自加州理工学院

利用DLP-热解技术,加州理工学院的团队能够将两者的优点结合起来,用电极材料生产高分辨率的电极。由于这项技术能够打印出厚厚的电极结构与微观和纳米大小的子结构,为高性能电池生产的新方法铺平了道路。

研究的主要作者Julia Greer教授总结道:"创建3D打印电极,并对结构设计、尺寸以及材料进行完全控制,使我们更加接近可扩展的、可靠的固态电池制造方法,这种方法安全、机械坚固、高效。"

更多的研究细节可参见《Advanced Energy Materials 》和 《Advanced Materials Technologies》。