中國粉體網訊 近日據《3D科學谷》報道，德國聯邦經濟事務和氣候行動部資助的3DPrintBatt——“固態鈉離子電池可持續、靈活增材制造技術”項目將持續到2025年2月。該項目總預算為2500萬歐元（資金代碼16BZF351C），德國弗勞恩霍夫Fraunhofer IFAM研究所參與了該項目，其中大約50萬歐元將投資于一條用于生產固態鈉離子電池的新創新3D打印生產線，并將在該研究所設立。
3D打印電池技術發展至今，微米級3D打印技術對電池電極的結構產生了很大影響，這就是能量密度增加的原因。長期以來，“多孔”電極可以提高能量密度，而增材制造非常適合該工藝，這意味著電極中的材料可以構建成三維點陣晶格結構。晶格結構可以為材料內部的電解質有效傳輸提供通道，就鋰離子電池而言，具有多孔結構的電極可以帶來更高的充電容量，這種結構允許鋰穿透電極體積，導致非常高的電極利用率，從而具有更高的能量存儲容量。在普通電池中，總電極體積的30%～50%未被利用，通過使用 3D 打印克服了這個問題。此外，通過創建微晶格電極結構，允許離子通過整個電極有效傳輸，這也提高了電池充電率。點陣晶格意味著電極有更多的暴露表面積，從而帶來更高效的電池。
在“3DPrintBatt”項目中，弗勞恩霍夫Fraunhofer IFAM研究所以及來自工業和研究領域的合作伙伴正在將用于電動汽車和其他應用的鈉離子電池3D打印轉移到試生產，專家們將電池專業知識與增材制造技術相結合，特別專注于漿料的開發和生產。
替代鋰離子電池
根據弗勞恩霍夫Fraunhofer IFAM研究所，未來的電池是安全的、可持續的、靈活的和強大的。這就是為什么德國正在研究新型固態電池，因為這類電池可以實現更高的能量密度和更高的安全性，在這種情況下，采用基于鈉的固態電解質的電池代表了現有鋰離子技術的一種有前途的替代品，因為原材料鈉比鋰更環保、更容易獲得并且更便宜。
該項目的研究重點是固體離子導體的進一步開發以及電池單元的構建和表征。除了生產薄層以降低電池內阻之外，還必須研究出這種新電池技術的操作條件。
原型鈉電池的生產將采用可使用多種活性材料的方式設計，因此，可以快速且經濟高效地對電池的設計進行特定于產品的調整。弗勞恩霍夫Fraunhofer IFAM研究所發現3D打印過程在這方面起著決定性的作用，除了實現靈活的幾何適應之外，還可以優化體積。
從電池技術創新走到電池生產線
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,全固態電池被視為備受矚目的技術方向。從技術角度來看,全固態電池是最值得重視的技術之一。然而,由于各種原因,制造全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打印技術的發展,它有望改變這種狀況,幫助生產下一代電池。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打印電池推向市場。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打印電池技術的應用和產業化發展。
高能數造以“讓世界更高能”為愿景，通過3D打印技術提供數字化智能制造解決方案，助力研發制造更安全、更高能、更環保的電池，助推全球能源互聯。
通過高能數造的SEL增材制造技術和電池漿料專用3D打印電池數字制造裝備，能夠低成本且快速的制造復雜形狀的電池和具有獨特設計3D結構的電池，從而支撐將微孔厚電極、微型電池和全固態電池的設計變成真實的電池產品，實現更高性能電池的開發與制造。
高能數造3D打印工藝制造電池的優點
1. 高精度，高設計自由度
可制造微型電池、復雜結構電池如環形電池、隨形電池等。
2. 能量密度高
連續微孔厚電極可以減少集流體和隔膜的使用，提高電池能量密度。
3. 高功率密度
3D連續微通道電極能提供更寬廣的離子擴散通道，提升電池功率密度。
4. 低成本、低耗能
減少溶劑，避免分切造成的材料浪費，通過一體化打印來減少組裝步驟。
5. 多材料、多應用
3D打印工藝能適配多種電池材料，可制造多類型的新型電池。如柔性電池、固態鋰金屬電池、可穿戴電池、植入式醫療電池、燃料電池等。
6. 靈活定制結構電池
允許電池的設計適合產品，使電池成為產品結構的一部分。
（中國粉體網編輯整理/蘇簡）
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