3D打印固態(tài)電池，KeraCel獲得日本汽車零部件制造商Musashi投資

3D打印電池，之前在一些學(xué)術(shù)雜志上發(fā)表過不少相關(guān)文章，但是一直未能應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)業(yè)中。2019年5月份，美國(guó)加州Keracel宣稱，在生產(chǎn)陶瓷固態(tài)鋰電電池方面，已經(jīng)突破了多項(xiàng)難關(guān)與挑戰(zhàn)，并取得了最新成功。通過3D打印技術(shù)通過統(tǒng)一打印電池元件和無縫接口的能力非常具有挑戰(zhàn)性，為了成功地構(gòu)建電池結(jié)構(gòu)，使其在生產(chǎn)過程與組裝過程不存在任何缺陷，公司研發(fā)人員在材料和工藝技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研發(fā)工作。

2019年8月9日，南極熊從外媒獲悉，日本汽車零部件制造商Musashi Seimitsu Industry宣布與先進(jìn)的電池技術(shù)專家KeraCel建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，目標(biāo)是加速3D打印固態(tài)電池的發(fā)展。

作為此次合作的一部分，Musashi已經(jīng)對(duì)KeraCel進(jìn)行了投資，以推動(dòng)其3D打印電池向大批量生產(chǎn)方向發(fā)展。他們首先將該技術(shù)應(yīng)用于摩托車行業(yè)，然后再去適應(yīng)更廣泛的汽車行業(yè)。 KeraCel董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官Robert Bagheri表示：“通過與Musashi建立合作，使KeraCel能夠?yàn)槠囀袌?chǎng)開發(fā)安全，高能的電池。

用于摩托車的固態(tài)電池

固態(tài)電池與標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池不同，因?yàn)樗鼈冇霉腆w代替液體或聚合物凝膠電解質(zhì)。這樣可以使得電池更小，容量更大并且使用起來更安全。固態(tài)電池帶來的諸多好處使得許多大型汽車公司，如豐田，寶馬和本田，都在為其電動(dòng)汽車開發(fā)出類似的解決方案。

△標(biāo)準(zhǔn)鋰電池（左）與全固態(tài)電池對(duì)比

KeraCel成立于2016年，正在開發(fā)并推出使用專有3D打印方法制造的固態(tài)電池。 KeraCel電池中使用的固體材料是陶瓷，在KeraCel的方法中，陶瓷材料層非常薄，減少了非活性材料的開銷量，并增加了潛在的能量密度。據(jù)說與現(xiàn)有的鋰離子電池相比，電池的能量增加了一倍，成本降低了一半。 3D打印還允許KeraCel制造任何形狀或尺寸的電池，以滿足多種應(yīng)用。

△常見固態(tài)電池結(jié)構(gòu)圖，來源百度百科

Musashi總裁兼首席執(zhí)行官Hiroshi Otsuka評(píng)論道：“我們很高興與KeraCel一起探索固態(tài)電池的技術(shù)創(chuàng)新，Musashi對(duì)KeraCel 3D打印電池技術(shù)的投資符合公司在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)推動(dòng)可持續(xù)能源和增長(zhǎng)的愿景。”

△Musashi Seimitsu生產(chǎn)的摩托車部件

3D打印電池

固態(tài)鋰電目前處于領(lǐng)先地位的是美國(guó)的SolidEnergy和汽車巨頭豐田，這兩家企業(yè)的固態(tài)電池產(chǎn)品能量密度已經(jīng)顯著優(yōu)于當(dāng)前的鋰離子電池，并已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品或明確的量產(chǎn)計(jì)劃。

△SolidEnergy公司的電池技術(shù)與iPhone鋰電池對(duì)比

豐田已經(jīng)計(jì)劃在2030年前向電池領(lǐng)域投入研發(fā)資金130億美元，其中就包括鋰離子電池路線推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品能量密度達(dá)到400Wh/Kg，并預(yù)計(jì)2022年推出車用全固態(tài)鋰電池，并將在2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

各種研究機(jī)構(gòu)也在嘗試多種不同的固態(tài)電池生產(chǎn)方法。 2018年，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）和密蘇里科技大學(xué)的科學(xué)家們應(yīng)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)高容量鋰離子電池。當(dāng)時(shí)這項(xiàng)研究被研究作者視為“3D電池的一項(xiàng)重大進(jìn)步”，有可能改變所有便攜式電子設(shè)備，從智能手機(jī)到筆記本電腦和游戲機(jī)。

德克薩斯州立大學(xué)和北卡羅來納州杜克大學(xué)的研究人員使用桌面3D打印機(jī)和PLA線材，還發(fā)現(xiàn)了一種將鋰離子電池制作成可穿戴設(shè)備和紐扣電池的經(jīng)濟(jì)有效的方法。

最近在2019年，勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員3D打印出一種全液體裝置，用于化學(xué)合成電池和藥物配方。


編譯自：3dprintingindustry