3D打印技术开发下一代锂电池阴极

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)与电池材料专家Ampcera合作，使用3D打印技术开发下一代锂电池阴极。该项目得到美国能源部先进制造办公室150万美元的支持，研究合作伙伴将利用无溶剂激光粉末床融合(LPBF)工艺。这项工作的目的是创建独特的3D电池结构，能够更快地充电和更高的能量密度，同时削减制造成本和降低能耗。

“我赞赏能源部在加州投资数百万美元用于创新清洁能源项目，”美国参议员亚历克斯·帕迪拉(Alex Padilla)说。 “实现我们的排放目标和应对气候危机需要齐心协力开发新技术——包括更好的锂离子电池。今天的研究将使我们能够在未来几年创造一个强大的清洁能源经济。”

选择3D打印有望降低成本并提高性能。图片来自LLNL。

对高性能电池的需求

此外，它们基于专门的生产线，一次只能生产一种类型的电池，这意味着在电池几何形状方面没有设计灵活性。

3D打印方法

由该项目首席研究员叶建超领导的团队现在正在寻求使用LPBF将正极粉末混合物热熔到铝集流体上，以创建定制的高性能电池结构。由于其在固态电解质和电极材料方面的专业知识，Ampcera将提供阴极粉末，而LLNL将进行3D打印操作。LLNL声称，通过消除阴极溶剂的使用，它可以实现大批量电池制造并提高生产率。添加剂方法还有望降低整体能源消耗和成本，并提高能量密度。叶建超补充说：“环保工艺允许加工厚的高容量3D阴极结构，使锂离子电池能够在15分钟或更短的时间内达到80%的快速充电目标。”展望未来，在评估其在该领域的表现之前，两家组织将继续密切合作以开发3D打印电池。

Ampcera的联合创始人兼首席技术官杜辉总结道：“LLNL与Ampcera的合作将加速用于高性能锂电池制造的超快速和低成本L-PBF增材制造技术的开发和商业化。在开发出3D结构正极后，我们希望将该技术扩展到负极设计，并进一步探索其在具有更高能量和功率密度的全固态锂金属电池中的应用。”