鋰離子電池為智能手機(jī)和平板電腦，電子煙和電動(dòng)汽車提供動(dòng)力，到目前為止，制造商不得不圍繞標(biāo)準(zhǔn)電池尺寸設(shè)計(jì)他們的設(shè)備，并且它限制了消費(fèi)設(shè)備的設(shè)計(jì)選項(xiàng)和容量。但由ChristopherReyes和BenjaminWiley領(lǐng)導(dǎo)的研究人員已開發(fā)出一種新的3D打印方法，幾乎可以打印任何形狀的鋰離子電池。

鋰離子電池：是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。

市場(chǎng)上的大多數(shù)鋰離子電池都是矩形或圓柱形。從理論上講，3D打印技術(shù)可以打印幾乎任何形狀的整個(gè)設(shè)備，包括電池，結(jié)構(gòu)和電子元件。然而，阻礙全3D打印鋰離子電池的問題在于用于3D打印的聚合物，例如聚（乳酸）（PLA），不是離子導(dǎo)體。研究人員希望找到一種使用低成本和廣泛使用的熔絲制造（FFF）3D打印機(jī)來打印完整鋰離子電池的方法。

為了提高PLA的離子電導(dǎo)率，研究人員將用于3D打印的PLA注入電解質(zhì)溶液中。此外，他們分別將石墨烯或多壁碳納米管結(jié)合到陽極或陰極中，以幫助提高電池的導(dǎo)電性。為了展示電池的潛力，研究人員3D打印了一個(gè)帶有集成鋰離子電池的LED手鐲。并且手鐲電池可以為綠色LED供電約60秒。

該團(tuán)隊(duì)指出，第一代3D打印電池的容量比商用電池低約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，商用電池的實(shí)際使用率太低。未來的工作可能包括開發(fā)增加3D打印電池容量的方法，例如“用可以容納高載量活性材料的3D可印刷漿料代替聚合物基陽極和陰極材料，并且可以與聚合物隔板串聯(lián)印刷，使用替代納米材料（如還原氧化石墨烯）可能同時(shí)用作導(dǎo)電填料和活性材料，無需使用非活性導(dǎo)電材料和低導(dǎo)電率活性材料。

包括活性材料，LTO和LMO在聚合物中混合之前使用導(dǎo)電填料可以改善活性材料在聚合物中以低濃度存在時(shí)的電接觸。這些結(jié)果應(yīng)該有助于那些尋求創(chuàng)造能量存儲(chǔ)材料的設(shè)備和可以3D打印制造電池的設(shè)備的任意形狀。

本文摘自：中國(guó)3D打印網(wǎng)