中国粉体网讯 近日据《3D科学谷》报道，德国联邦经济事务和气候行动部资助的3DPrintBatt——“固态钠离子电池可持续、灵活增材制造技术”项目将持续到2025年2月。该项目总预算为2500万欧元（资金代码16BZF351C），德国弗劳恩霍夫Fraunhofer IFAM研究所参与了该项目，其中大约50万欧元将投资于一条用于生产固态钠离子电池的新创新3D打印生产线，并将在该研究所设立。
3D打印电池技术发展至今，微米级3D打印技术对电池电极的结构产生了很大影响，这就是能量密度增加的原因。长期以来，“多孔”电极可以提高能量密度，而增材制造非常适合该工艺，这意味着电极中的材料可以构建成三维点阵晶格结构。晶格结构可以为材料内部的电解质有效传输提供通道，就锂离子电池而言，具有多孔结构的电极可以带来更高的充电容量，这种结构允许锂穿透电极体积，导致非常高的电极利用率，从而具有更高的能量存储容量。在普通电池中，总电极体积的30%～50%未被利用，通过使用 3D 打印克服了这个问题。此外，通过创建微晶格电极结构，允许离子通过整个电极有效传输，这也提高了电池充电率。点阵晶格意味着电极有更多的暴露表面积，从而带来更高效的电池。
在“3DPrintBatt”项目中，弗劳恩霍夫Fraunhofer IFAM研究所以及来自工业和研究领域的合作伙伴正在将用于电动汽车和其他应用的钠离子电池3D打印转移到试生产，专家们将电池专业知识与增材制造技术相结合，特别专注于浆料的开发和生产。
替代锂离子电池
根据弗劳恩霍夫Fraunhofer IFAM研究所，未来的电池是安全的、可持续的、灵活的和强大的。这就是为什么德国正在研究新型固态电池，因为这类电池可以实现更高的能量密度和更高的安全性，在这种情况下，采用基于钠的固态电解质的电池代表了现有锂离子技术的一种有前途的替代品，因为原材料钠比锂更环保、更容易获得并且更便宜。
该项目的研究重点是固体离子导体的进一步开发以及电池单元的构建和表征。除了生产薄层以降低电池内阻之外，还必须研究出这种新电池技术的操作条件。
原型钠电池的生产将采用可使用多种活性材料的方式设计，因此，可以快速且经济高效地对电池的设计进行特定于产品的调整。弗劳恩霍夫Fraunhofer IFAM研究所发现3D打印过程在这方面起着决定性的作用，除了实现灵活的几何适应之外，还可以优化体积。
从电池技术创新走到电池生产线
未来的十年,电池工业将经历一场革命性变革,目前的技术格局将会发生改变。在这场变革中,全固态电池被视为备受瞩目的技术方向。从技术角度来看,全固态电池是最值得重视的技术之一。然而,由于各种原因,制造全固态电池一直存在一定的难度,迄今为止尚未真正投入生产。但是,随着3D打印技术的发展,它有望改变这种状况,帮助生产下一代电池。经过多年的发展,无论是设备还是材料,已有多家公司从实验室走向生产车间,将3D打印电池推向市场。在国外,像美国Sakuu Corporation、德国Blackstone Technology、美国6K、英国photocentric等公司已经开始进军这个领域。而在国内,也有像高能数造(西安)技术有限公司这样的企业在积极探索3D打印电池技术的应用和产业化发展。
高能数造以“让世界更高能”为愿景，通过3D打印技术提供数字化智能制造解决方案，助力研发制造更安全、更高能、更环保的电池，助推全球能源互联。
通过高能数造的SEL增材制造技术和电池浆料专用3D打印电池数字制造装备，能够低成本且快速的制造复杂形状的电池和具有独特设计3D结构的电池，从而支撑将微孔厚电极、微型电池和全固态电池的设计变成真实的电池产品，实现更高性能电池的开发与制造。
高能数造3D打印工艺制造电池的优点
1. 高精度，高设计自由度
可制造微型电池、复杂结构电池如环形电池、随形电池等。
2. 能量密度高
连续微孔厚电极可以减少集流体和隔膜的使用，提高电池能量密度。
3. 高功率密度
3D连续微通道电极能提供更宽广的离子扩散通道，提升电池功率密度。
4. 低成本、低耗能
减少溶剂，避免分切造成的材料浪费，通过一体化打印来减少组装步骤。
5. 多材料、多应用
3D打印工艺能适配多种电池材料，可制造多类型的新型电池。如柔性电池、固态锂金属电池、可穿戴电池、植入式医疗电池、燃料电池等。
6. 灵活定制结构电池
允许电池的设计适合产品，使电池成为产品结构的一部分。
（中国粉体网编辑整理/苏简）
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