3D打印几乎任何形状锂离子电池的新方法

从智能手机、平板电脑到电子香烟和电动汽车，锂离子电池为一切提供动力。到目前为止，制造商不得不围绕标准电池尺寸设计设备，这限制了消费者设备的设计选择和容量。但是在克里斯托弗·雷耶斯和本杰明·威利的带领下，研究人员已经开发出一种新的方法，可以在任何形状的锂离子电池上进行3D打印，他们在ACS应用能源材料上报告了他们的结果。

市场上的大多数锂离子电池不是长方形就是圆柱形。从理论上讲，3D打印技术可以打印出几乎任何形状的整个设备，包括电池、结构和电子元件。然而，3D打印锂离子电池存在的问题是，用于3D打印的聚合物，如聚乳酸(乳酸)(PLA)，并不是离子导体。研究人员希望找到一种使用低成本和广泛使用的熔丝制造3D打印机打印完整锂离子电池的方法。

为了提高PLA的离子电导率，研究人员将PLA用于3D打印，注入电解质溶液。此外，他们将石墨烯或多壁碳纳米管分别加入阳极或阴极，以帮助提高电池的导电性。

为了展示电池的潜力，研究人员3D打印了一个集成锂离子电池的LED手镯。而且这种手镯电池可以为绿色LED提供大约60秒的电力。

研究小组指出，第一代3D打印电池的容量比商用电池低两个数量级，而商用电池的容量太低，无法实际使用。未来的工作可能包括开发提高3D打印电池容量的方法，例如“用3D打印浆料替代聚合物基的正极和负极材料，这种浆料可以适应活性材料的高负载，可以与聚合物分离器和外壳一起打印。”使用替代的纳米材料，如还原氧化石墨烯，可能既可以作为导电填料，也可以作为活性材料，从而消除了对非活性导电材料和低导电活性材料的需求。另一种方法是，将活性材料LTO和LMO包装，在与聚合物混合之前使用导电填料，当它们在聚合物中以低浓度存在时，可改善与活性材料的电接触。这些结果将有利于那些寻求创造储能材料和设备的人，这些材料和设备可以被3D打印出来，用来制造任意形状的电池。