3D打印電極為鋰電池增添全新的元素

據(jù)南極熊了解,，鋰電池圈的研究重點(diǎn)集中在電極上,。作為導(dǎo)電介質(zhì)中輸入或?qū)С鲭娏鞯慕M件,，科學(xué)家們不斷調(diào)整其組成及其產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng),，以追求更好的電池性能,。這其中包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員,，他們提出了一種3D打印格柵電極的新方法,，他們認(rèn)為這種方式帶來(lái)了“前所未有的改進(jìn)”。

尋找新的和改進(jìn)的鋰電池電極已經(jīng)出現(xiàn)了許多有希望的可能性。這些涉及將硅置于石墨烯“牢籠”內(nèi),，開(kāi)發(fā)微小的納米線,，并開(kāi)發(fā)出SiliconX等新材料。3D打印也已成為可能的一種途徑,，因?yàn)樗�可用于生產(chǎn)具有多孔結(jié)構(gòu)的電極,，為電解質(zhì)滲透提供額外的通道，從而產(chǎn)生更好的電池容量,。目前,，最佳結(jié)構(gòu)被稱為叉指幾何，但正如卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)械工程副教授Rahul Panat所說(shuō)的那樣,，它有一個(gè)上限,。

“叉指幾何形狀確實(shí)是多孔的，確實(shí)允許電解質(zhì)通過(guò)通道,，”Panat告訴New Atlas,。“然而,，它是一種2D結(jié)構(gòu),，只能通過(guò)擠壓打印擴(kuò)展到3D，并且它的制造方式有限,�,！盤anat和一組機(jī)械工程師開(kāi)發(fā)了一種新的3D打印方法，克服了這一限制,，并允許任何尺寸的微晶格架構(gòu),。它涉及使用正確的表面和慣性力將精確尺寸的微量液滴噴出，使液滴能夠以允許形成復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)的方式粘附,。

“由于這種方式,，印刷的液滴粘附在支柱上而不是從支柱上脫落，”Panat表示,�,！叭缓髩喊寮訜崛コ�溶劑，使得柱子��(zhǔn)備好接收下一個(gè)含有銀納米粒子的液滴,。這是一個(gè)非�,？焖俚倪^(guò)程，一直持續(xù)到形成完整的晶格,。人們此前沒(méi)有使用這種機(jī)制來(lái)制造電池,。我們開(kāi)發(fā)了這種機(jī)制，并且正在申請(qǐng)專利,�,！�

當(dāng)用作鋰離子電池中的電極時(shí),，所得的微晶格結(jié)構(gòu)表現(xiàn)良好。該團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列測(cè)試,，發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)電池電極相比,，格子電極的比容量增加了四倍（單位質(zhì)量的mAh容量）,，面積容量增加了兩倍,。它們?cè)?0個(gè)電化學(xué)循環(huán)后保留其復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)。

“我們將尋求嘗試不同的電極材料,，并探索通過(guò)多噴嘴系統(tǒng)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,，”Panat解釋道�,！按送�,，可以增加加熱速率，以縮短微滴的蒸發(fā)時(shí)間,，從而加快工藝流程,。我們希望與行業(yè)合作伙伴和投資者合作，為未來(lái)的商業(yè)化提供資金,�,！�

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