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3D打印电池将是未来主流 韩国研究3D打印助力可拉伸柔性电极

时间:2022-12-12 来源: 浏览:

3D打印电池将是未来主流 韩国研究3D打印助力可拉伸柔性电极

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导读: 一项有望改变储能世界的新技术——3D打印电池。 3D打印也被称为增材制造,3D打印是通过打印和分层源材料来创建三维物体的过程。这些图层强化并组成了数字文件中的目标对象。

全球有几家公司正在开发固态3D打印电池。加利福尼亚州的 Sakuú Corporation 和瑞士的 Blackstone Resources 是其中的两个领跑者。

3D打印已经彻底改变了制造业。 而且在未来几年,它只会变得更加普遍。因此,3D打印电池将成为电池技术领域的下一发展趋势。

随着可穿戴电子设备需求不断增长, 为其提供电能的柔性可变形储能器件也得到了大量关注。柔性储能器件的电极需要在使用过程中承受着大量和重复的机械变形。可拉伸锂离子电池应在变形的情况下保持其功能,为此有必要在变形储能器件设计中加入可承受机械变形的可拉伸特性。然而当前对具有可拉伸变形的电极研究较少 。因此开发一种以简单经济的方式制造高度可变形的电极技术至关重要。

韩国研究团队用3D打印助力可拉伸柔性电极

韩国庆熙大学Chang Woo Lee等人通过基于挤压的3D打印技术,使用软硅胶(PDMS)聚合物树脂来制造可拉伸的基材。打印使用的墨水是含有牺牲性糖颗粒和聚二甲基硅氧烷树脂的混合物。印刷的可拉伸基材在水里浸出糖颗粒后产生多孔结构。
所得的多孔可拉伸基底在加载电极材料后用作锂离子电池(LIBs)的电极,在各种机械变形下其表现出与传统电极相当的电化学性能。这项工作为构建具有高拉伸性和增强电化学性能的LIBs提供了一条可行的途径,从而为实现下一代可穿戴电子设备的可拉伸电池提供了一个平台。
图1 可拉伸电极生产示意图。3D打印、浸出、干燥、电极材料负载和电池组装。

本研究中制备的可拉伸电极除了在不受干扰的状态下具有良好的可逆性和循环稳定性外,还提供了更高的比容量。可拉伸电极显示出较好的拉伸耐力,并且可以很好地承受高达38%的应变引起的机械变形,而不会对电化学性能产生影响。

即使经过几百次的拉伸循环后仍然具有良好的电化学性能。本研究中的制备方法同样可以用来制造其他可拉伸的电池部件。有可能在商业规模上以更经济和有效的方式制备可拉伸锂离子电池电极,从而为下一代智能可穿戴设备和可拉伸电子设备的发展提供一条有希望的路线。

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