根據科學中國，未來的十年,電池工業將經歷一場革命性變革,目前的技術格局將會發生改變。在這場變革中,固態電池被視為備受矚目的技術方向。在2022年7月21日舉辦的世界動力電池大會上,中國科學院院士歐陽明高指出,從技術角度來看,固態電池是最值得重視的技術之一,預計在2035年之前,將能夠規模生產能量密度為500Wh/kg的下一代電池。然而,由於各種原因,製造固態電池一直存在一定的難度,迄今為止尚未真正投入生產。但是,隨著3D列印技術的發展,它有望改變這種狀況,幫助生產下一代電池。
3D列印固態電解質結構過程示意圖(Materials Today, Sun Xueliang et al.)
3D列印電池的市場前景十分廣闊,其應用不僅局限於電動汽車,還包括手機、可穿戴設備等眾多領域。然而,在實現真正的規模生產和具備商業競爭力之前,仍需要克服一些挑戰。其中,更高精度和多材料一體化列印技術是3D列印電池走向批量製造需要解決的主要問題。
經過多年的發展,無論是設備還是材料,已有多家公司從實驗室走向生產車間,將3D列印電池推向市場。在國外,像美國Sakuu Corporation、德國Blackstone Technology、美國6K、英國photocentric等公司已經開始進軍這個領域。而在國內,也有像高能數造(西安)技術有限公司這樣的企業在積極探索3D列印電池技術的應用。
高能數造3D列印全固態電池樣品
高能數造(西安)技術有限公司是一家專注於新能源電池製造的公司,於2021年正式進入新能源電池3D列印領域。作為全球新能源電池3D列印技術的先行者和創導者,高能數造在西安交通大學快速製造國家工程研究中心長春3D列印創新中心孵化而成。該公司自主研發了漿料擠出層疊SEL增材製造技術,並推出了可根據用戶需求定製的電池專用3D印表機。這一技術實現了低成本且快速的製造複雜形狀的電池,同時具有獨特設計的3D結構。作為國內首家聚焦並推出3D列印電池設備的產業化公司,高能數造致力於為新能源電池製造業提供更加高效、智能化的解決方案。
近日,高能數造推出了一款全新一代的電池3D列印設備,可實現10μm級高精度、高設計自由度的全固態電池一體化智造。這款設備具有廣泛的材料適配性,無需特殊改性調整即可直接使用不同材料實現電池的一體化製造。此外,設備還可以通過創新的結構設計改善全固態電池的固固介面,有效提升電池性能。該設備針對不同的正負極材料,可以列印不同的電解質層,實現階梯化電解質層的有效製造,從而解決了全固態電池固固介面阻抗大的問題。此外,設備還可以在電極層表面原位固化電解質漿料,形成緊密結合的固固介面接觸和連續的離子傳輸路徑。據悉，這款設備的問世將推動全固態電池實現產業化製造,為電動汽車、電動航空、智能穿戴設備等領域提供更優質的電池產品。