“熔丝制作的完整锂离子电池的三维打印”
ACS应用能源材料
电动汽车和大多数电子设备，如手机和笔记本电脑，都由锂离子电池供电。到目前为止，制造商必须围绕商用电池的大小和形状设计设备。但研究人员已经开发出一种新方法，可以3D打印几乎任何形状的锂离子电池。他们在《美国化学学会应用能源材料》上发表了研究结果。
市场上大多数锂离子电池都是圆柱形或长方形的。因此，当制造商设计产品（如手机）时，他们必须为电池指定特定的尺寸和形状，这可能会浪费空间并限制设计选项。理论上，3D打印技术可以制造几乎任何形状的整个设备，包括电池、结构和电子元件。然而，用于3D打印的聚合物，例如聚乳酸（PLA），不是离子导体，这为打印电池制造了一个主要障碍。克里斯托弗·雷耶斯（Christopher Reyes）、本杰明·威利（Benjamin Wiley）及其同事希望开发一种使用廉价3D打印机打印完整锂离子电池的工艺。
研究人员通过向PLA注入电解质溶液来提高其离子导电性。此外，他们将石墨烯或多壁碳纳米管分别加入到电池的阳极或阴极中，从而提高了电池的导电性。为了展示电池的潜力，团队3D打印了一个带有集成锂离子电池的LED手镯。手镯电池可以为绿色LED供电约60秒。根据研究人员的说法，第一代3D打印电池的容量比商用电池低约两个数量级，这对于实际使用来说太低了。然而，他们表示，他们有几种增加容量的想法，比如用3D可打印粘贴取代基于PLA的材料。
作者承认来自研究三角区MRSEC、美国教育部和国家科学基金会的资助。
注：ACS不进行研究，但出版和公布同行评审的科学研究。