3D 打印解耦结构锂离子电池稳定坚固且可定制

电动汽车的广泛普及很大程度上依赖于能够支持其长时间连续运行的坚固且快速充电的电池技术的开发。为提高电动汽车的续航能力，一种提议的储能解决方案需要使用所谓的结构电池。

结构电池是一种可以一举两得的电池，既可以作为车辆的结构部件，又可以作为储能解决方案。因此，这些电池不是添加到电子或电气设备的外部部件，而是直接嵌入到结构中。

上海大学的研究人员及其合作者最近设计出一种很有前景的策略，可以制造具有可定制几何配置的高性能结构电池。他们的策略在《复合材料科学与技术》上发表的一篇论文中概述，该策略能够 3D 打印出具有不同几何配置的结构锂离子电池。

论文通讯作者鲍银华告诉 Tech Xplore： “这项研究的目的是设计一种具有高承载能力和高储能能力的一体化储能承重结构。”

“在结构储能设计方面，材料科学主要研究材料的合成、利用以及储能部件的二次设计。

“例如，可以利用碳纤维骨架或玻璃纤维骨架，对电池电极、隔膜或电解质进行改造，以增强结构储能的承载性能。”

尽管具有潜在优势，但许多之前制造的结构储能解决方案被发现具有重大局限性。其中包括相对较低的能量密度和较差的机电循环性能。

作为研究的一部分，鲍哲南和他的同事着手使用可扩展的制造策略制造性能更好的结构电池。他们特别探索了使用 3D 打印制造这些电池的可能性，3D 打印目前广泛用于制造各种产品和电子元件。

鲍哲南表示：“利用3D打印技术，我们的目标是创建可定制的结构框架，当与储能材料结合时，形成集储能和承重功能于一体的组件，具有高能量密度和承重能力。”

“结构框架旨在起到主要的承重作用，尽量减少或降低承重过程中对储能材料的损坏，从而确保出色的储能能力。”

Bao 及其同事介绍的结构框架可以进行调整，以实现 3D 打印结构电池，用于各种应用，不仅限于电动汽车。事实上，它还可以用于生产特定自主机器人和仓库物流车辆的结构储能组件。

研究人员设计的3D打印策略重点关注结构化锂离子电池的两个关键方面，即储能单元和结构框架。