勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)與電池材料專家Ampcera合作，使用3D打印技術(shù)開發(fā)下一代鋰電池陰極。該項(xiàng)目得到美國能源部先進(jìn)制造辦公室150萬美元的支持，研究合作伙伴將利用無溶劑激光粉末床融合(LPBF)工藝。這項(xiàng)工作的目的是創(chuàng)建獨(dú)特的3D電池結(jié)構(gòu)，能夠更快地充電和更高的能量密度，同時(shí)削減制造成本和降低能耗。

“我贊賞能源部在加州投資數(shù)百萬美元用于創(chuàng)新清潔能源項(xiàng)目，”美國參議員亞歷克斯·帕迪拉(Alex Padilla)說。 “實(shí)現(xiàn)我們的排放目標(biāo)和應(yīng)對氣候危機(jī)需要齊心協(xié)力開發(fā)新技術(shù)——包括更好的鋰離子電池。今天的研究將使我們能夠在未來幾年創(chuàng)造一個(gè)強(qiáng)大的清潔能源經(jīng)濟(jì)。”

選擇3D打印有望降低成本并提高性能。圖片來自LLNL。

對高性能電池的需求

此外，它們基于專門的生產(chǎn)線，一次只能生產(chǎn)一種類型的電池，這意味著在電池幾何形狀方面沒有設(shè)計(jì)靈活性。

3D打印方法

由該項(xiàng)目首席研究員葉建超領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在尋求使用LPBF將正極粉末混合物熱熔到鋁集流體上，以創(chuàng)建定制的高性能電池結(jié)構(gòu)。由于其在固態(tài)電解質(zhì)和電極材料方面的專業(yè)知識，Ampcera將提供陰極粉末，而LLNL將進(jìn)行3D打印操作。LLNL聲稱，通過消除陰極溶劑的使用，它可以實(shí)現(xiàn)大批量電池制造并提高生產(chǎn)率。添加劑方法還有望降低整體能源消耗和成本，并提高能量密度。葉建超補(bǔ)充說：“環(huán)保工藝允許加工厚的高容量3D陰極結(jié)構(gòu)，使鋰離子電池能夠在15分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到80%的快速充電目標(biāo)。”展望未來，在評估其在該領(lǐng)域的表現(xiàn)之前，兩家組織將繼續(xù)密切合作以開發(fā)3D打印電池。

Ampcera的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官杜輝總結(jié)道：“LLNL與Ampcera的合作將加速用于高性能鋰電池制造的超快速和低成本L-PBF增材制造技術(shù)的開發(fā)和商業(yè)化。在開發(fā)出3D結(jié)構(gòu)正極后，我們希望將該技術(shù)擴(kuò)展到負(fù)極設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步探索其在具有更高能量和功率密度的全固態(tài)鋰金屬電池中的應(yīng)用?！?/span>