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3D打印电池在汽车行业的发展现状

  来源:南极熊3d打印 有126人浏览 日期:2022-05-26放大字体  缩小字体

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         用3D打印技术来生产锂离子、钠离子的新能源汽车电池,具有将能量密度提高一倍,制造成本降低一半的潜力。希望引起中国的重视。

在全球能源转型的大背景下,3D打印电池所展现出的高能量密度、可持续、轻量化等优势是电动汽车市场迫切需要的。所以开发可商业化、大规模使用的3D打印电池将成为电动汽车行业未来的新方向。南极熊本期文章概述了当下全球3D打印电池在汽车行业的发展现状,相信这将给我们增材制造以及汽车领域的发展带来一些新的启示。

3D打印固态电池专家Sakuu

Sakuu Corporation是一家总部位于美国加利福尼亚州的工业解决方案提供商,前身为KeraCel 公司,成立于2016年。Sakuu的3D打印平台是一个用于灵活、经济高效地大量生产复杂功能设备的多材料、多方法3D打印解决方案。这使能源行业内的制造商能够改善成本、性能和当前固态电池选件的范围。

2019年5月份,Sakuu(也称Keracel)公司宣称在生产陶瓷固态锂电电池方面取得了最新突破。同年8月,日本汽车零部件制造商Musashi Seimitsu Industry宣布与Sakuu建立了战略合作伙伴关系,目标是加速3D打印固态电池的发展。他们的计划是首先将该技术应用于摩托车行业,然后再去适应更广泛的汽车行业。

2021年6月17日,Sakuu Corporation宣布了三项专利:具有密封阳极结构的混合固态电池、能够创建有源设备(如微反应器或固态电池)的增材制造系统,以及电子照相多材料3D打印机。

2021年7月28日,Sakuu Corporation宣布已开发出一种3Ah锂固态电池 (SSB),性能等同于或优于当前的锂电池。Sakuú一直在开发第一代SSB电池技术及旗舰增材制造平台,据称平台使用多材料粘合剂喷射工艺,并于2021年年底投入商业使用。第一代电池包括30个子电池,使用锂金属和陶瓷隔板。另外,电池设计使用当前行业标准阴极材料(未来或许会使用支持更高电压的阴极材料),可产生高达25%的能量。

2021年8月22日, Sakuu公司开始着手于建设一个新的试验设施,用于生产3D打印固态电池。据报道,这条试验产线于2021年底完成,投产后每年将能生产高达2.5兆瓦时的固态电池。在未来几年,它还将作为该公司的多材料3D打印系统"Sakuu AM平台"的客户学习中心。工程公司Relevant Industrial和霍尼韦尔将通过提供工程、工艺设计和系统集成支持来帮助建立该设施。

Sakuu公司一直致力于3D打印固态电池的开发和推广。固态电池与目前主流的传统锂电池最大的不同在于电解质。传统锂电池主要由正负极材料、电解液和隔膜组成。正负极材料决定了电池的容量,电解液及隔膜作为传输锂离子的介质。而固态电池使用固体电解质,替代了传统锂电池的电解液和隔膜。与锂电池相比,固态电池更加安全、更高的理论能量密度和更高的体积能量密度。但是,固态电池也有一定的局限性,比如固态电解质导电率低,不能快速充能;材料物理接触会随时间变差,影响使用寿命;制备工艺复杂。

Sakuu的增材制造技术融合了粉末床和喷射材料沉积技术,并使用多种材料来制造零件。它结合了陶瓷和金属以及Sakuu的PoraLyte支撑材料,消除了部件悬垂的限制,并能够创建带有内部通道和腔体的设备。

Sakuu说,这项技术较现有产品有着很大的飞跃,能够制造薄单片层和完美介面,从而生产高能量密度固态电池(SSB)。此外,得益于粉末到粉末工艺,据说陶瓷和金属材料的可回收性比传统方法更容易,不需要提取石墨,也不需要聚合物,这意味着减少了垃圾填埋或焚烧。


   
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