3D打印晶格结构锂电池电极新方法
2021年2月10日，南极熊得悉，来自加州理工学院（Caltech）的研讨团队开发了一种3D打印锂离子电池电极的新办法。
经过DLP 3D打印的杂乱电极几何体，图片来自加州理工学院
研讨人员运用DLP 3D打印技能，制作出杂乱的聚合物结构，然后经过热后处理转化为有用的电极资料。终究的碳和钴氧化锂结构分别被证明可以作为阳极和阴极运用，并称具有优异的电池功能和稳定性。
加州理工学院研讨生Kai Narita解说说："已知聚合物的热解会导致碳的构成。咱们的办法运用这一现象来制作3D打印碳资料。咱们运用一种市售的光刻胶与DLP数字光处理工艺打印来创立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。"
锂离子电池的局限性
自50年前创造以来，锂离子电池已成为现代人类日子中不可或缺的一部分，为从消费电子产品到军用卫星等各种产品供给动力。因而，在电化学范畴，有很多的研讨专门针对进步储能设备的容量，一起使其更小、更廉价、更快充电。
除了可以让咱们的手机续航更长之外，更好的电池对气候变化也有严重影响，因为它们可以协助削减对化石燃料的依托，而促进可再生能源的运用。惋惜的是，电动汽车以及风能和太阳能电网储能等使用，即使是最前沿的技能，也依然遭到现在能量密度和充电速率的约束。
在传统的平面电极锂离子电池中，能量密度(可存储的能量量)和功率密度(能量开释率)往往是耦合的。例如，添加电极的质量将添加其能量密度，但因为电极厚度的添加，离子和电子被迫在放电前移动更多的间隔，然后下降其功率密度。假如将这种联系解耦，储能设备的能量密度和功率密度都可以一起进步。这便是3D打印的效果。
△3D打印碳电极的SEM成像，图片来自加州理工学院
3D打印帮了大忙
尽管近年来3D打印实际上现已开端探究使用，但之前的测验首要依托纳米油墨挤出，这并不合适高分辨率的零件。而光聚合则处理了分辨率的问题，但因为它是根据聚合物化学的，所以一般与电极资料不兼容。
△3D打印的碳电极层特写，图片来自加州理工学院
运用DLP-热解技能，加州理工学院的团队可以将两者的长处结合起来，用电极资料出产高分辨率的电极。因为这项技能可以打印出厚厚的电极结构与微观和纳米巨细的子结构，为高功能电池出产的新办法铺平了路途。
研讨的首要作者Julia Greer教授总结道："创立3D打印电极，并对结构设计、尺度以及资料进行彻底操控，使咱们愈加挨近可扩展的、牢靠的固态电池制作办法，这种办法安全、机械巩固、高效。"
更多的研讨细节可拜见《Advanced Energy Materials 》和 《Advanced Materials Technologies》。
