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首页 > 资讯中心新(xīn)突破应用(yòng)青岛3D打印制造全固态電(diàn)池
发布时间：2021-12-20
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本东北大學(xué)教授本间格和助教小(xiǎo)林弘明等人开发出了用(yòng)3D打印机制作全固态電(diàn)池的技术。制作时使用(yòng)可(kě)以自由改变硬度的材料。只需几个小(xiǎo)时就能(néng)制成電(diàn)池，而且不必实施以往需要的高温工序。试制出来的電(diàn)池经受住了各种性能(néng)测试，具备一定性能(néng)，有(yǒu)望对全固态電(diàn)池的早日实用(yòng)化作出贡献。
電(diàn)解质是電(diàn)池的主要构成部分(fēn)之一，通常為(wèi)液體(tǐ)状态，但全固态電(diàn)池的電(diàn)解质為(wèi)固體(tǐ)，发生起火事故等的危险性较小(xiǎo)。这种電(diàn)池的另外一个特点是，可(kě)通过层叠電(diàn)池来增加单位體(tǐ)积的蓄電(diàn)量。作為(wèi)可(kě)延長(cháng)纯電(diàn)动汽車(chē)（EV）续航距离的新(xīn)一代電(diàn)池备受期待。
开发的電(diàn)解质膜具备类似软性隐形眼镜一样的柔软性
全固态電(diàn)池的主流是把電(diàn)极和電(diàn)解质材料进行强力压合，加热到摄氏数百度后制成。但加热工序需要花(huā)费成本，而且存在受热开裂的情况。同时还存在课题，由于電(diàn)解质较硬，正极和负极随着充放電(diàn)反复膨胀和收缩时，二者无法紧密贴合，导致電(diàn)池性能(néng)变差。
研究团队实施了面向全固态電(diàn)池制作软性電(diàn)解质膜的研究。把有(yǒu)利于锂离子运动的特殊液體(tǐ)和氧化硅混合之后，可(kě)以形成类似于软性隐形眼镜的玻璃膜。只要改变氧化硅的用(yòng)量，就能(néng)调整柔软度。
此次，研究团队把電(diàn)解质膜中所含的氧化硅量减少一半，使其变成凝胶状。然后再与经过紫外線(xiàn)照射就会凝固的树脂混合在一起，就可(kě)以用(yòng)3D打印机塑造成型。
降低電(diàn)解质中的氧化硅浓度，使電(diàn)解质变為(wèi)凝胶状，通过3D打印机制造電(diàn)池
实验证实，通过把電(diàn)解质、正极用(yòng)钴酸锂、负极用(yòng)钛酸锂等变成凝胶状材料，仅靠3D打印机就能(néng)制作出電(diàn)池。据称两个小(xiǎo)时左右就能(néng)制造出来。
只需涂上材料，用(yòng)紫外線(xiàn)照射即可(kě)制作，不需要高温加热，可(kě)以大幅削减制造成本。柔性電(diàn)解质不易开裂，即使构件膨胀和收缩也能(néng)柔软地贴合。
试制出来的電(diàn)池可(kě)以稳定充放電(diàn)100次以上。安全性也已通过起火测试等进行确认。本间教授表示，“只要输入数据，大小(xiǎo)和形状可(kě)以随意改变”。
实用(yòng)化面临的课题是電(diàn)解质的离子電(diàn)导性不够高。由于锂离子无法顺利移动，很(hěn)难瞬间释放出巨大能(néng)量。
研究团队将调整材料的成分(fēn)，目标是提高离子電(diàn)导性。利用(yòng)开发的電(diàn)池驱动汽車(chē)行驶的实验已取得成功，实验时的最高时速达到30公里。研究人员将反复进行改进，提升输出功率，考虑将其安装在纯電(diàn)动汽車(chē)上。还将大力开发能(néng)量密度高的正极材料。
首阶段目标是在传感器和可(kě)穿戴终端的電(diàn)源等用(yòng)途方面实现实用(yòng)化
電(diàn)解质是電(diàn)池的主要构成部分(fēn)之一，通常為(wèi)液體(tǐ)状态，但全固态電(diàn)池的電(diàn)解质為(wèi)固體(tǐ)，发生起火事故等的危险性较小(xiǎo)。这种電(diàn)池的另外一个特点是，可(kě)通过层叠電(diàn)池来增加单位體(tǐ)积的蓄電(diàn)量。作為(wèi)可(kě)延長(cháng)纯電(diàn)动汽車(chē)（EV）续航距离的新(xīn)一代電(diàn)池备受期待。
开发的電(diàn)解质膜具备类似软性隐形眼镜一样的柔软性
全固态電(diàn)池的主流是把電(diàn)极和電(diàn)解质材料进行强力压合，加热到摄氏数百度后制成。但加热工序需要花(huā)费成本，而且存在受热开裂的情况。同时还存在课题，由于電(diàn)解质较硬，正极和负极随着充放電(diàn)反复膨胀和收缩时，二者无法紧密贴合，导致電(diàn)池性能(néng)变差。
研究团队实施了面向全固态電(diàn)池制作软性電(diàn)解质膜的研究。把有(yǒu)利于锂离子运动的特殊液體(tǐ)和氧化硅混合之后，可(kě)以形成类似于软性隐形眼镜的玻璃膜。只要改变氧化硅的用(yòng)量，就能(néng)调整柔软度。
此次，研究团队把電(diàn)解质膜中所含的氧化硅量减少一半，使其变成凝胶状。然后再与经过紫外線(xiàn)照射就会凝固的树脂混合在一起，就可(kě)以用(yòng)3D打印机塑造成型。
降低電(diàn)解质中的氧化硅浓度，使電(diàn)解质变為(wèi)凝胶状，通过3D打印机制造電(diàn)池
实验证实，通过把電(diàn)解质、正极用(yòng)钴酸锂、负极用(yòng)钛酸锂等变成凝胶状材料，仅靠3D打印机就能(néng)制作出電(diàn)池。据称两个小(xiǎo)时左右就能(néng)制造出来。
只需涂上材料，用(yòng)紫外線(xiàn)照射即可(kě)制作，不需要高温加热，可(kě)以大幅削减制造成本。柔性電(diàn)解质不易开裂，即使构件膨胀和收缩也能(néng)柔软地贴合。
试制出来的電(diàn)池可(kě)以稳定充放電(diàn)100次以上。安全性也已通过起火测试等进行确认。本间教授表示，“只要输入数据，大小(xiǎo)和形状可(kě)以随意改变”。
实用(yòng)化面临的课题是電(diàn)解质的离子電(diàn)导性不够高。由于锂离子无法顺利移动，很(hěn)难瞬间释放出巨大能(néng)量。
研究团队将调整材料的成分(fēn)，目标是提高离子電(diàn)导性。利用(yòng)开发的電(diàn)池驱动汽車(chē)行驶的实验已取得成功，实验时的最高时速达到30公里。研究人员将反复进行改进，提升输出功率，考虑将其安装在纯電(diàn)动汽車(chē)上。还将大力开发能(néng)量密度高的正极材料。
首阶段目标是在传感器和可(kě)穿戴终端的電(diàn)源等用(yòng)途方面实现实用(yòng)化