勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)與電池材料專家Ampcera合作，使用3D打印技術開發下一代鋰電池陰極。該項目得到美國能源部先進制造辦公室150萬美元的支持，研究合作伙伴將利用無溶劑激光粉末床融合(LPBF)工藝。這項工作的目的是創建獨特的3D電池結構，能夠更快地充電和更高的能量密度，同時削減制造成本和降低能耗。

“我贊賞能源部在加州投資數百萬美元用于創新清潔能源項目，”美國參議員亞歷克斯·帕迪拉(Alex Padilla)說。 “實現我們的排放目標和應對氣候危機需要齊心協力開發新技術——包括更好的鋰離子電池。今天的研究將使我們能夠在未來幾年創造一個強大的清潔能源經濟。”

選擇3D打印有望降低成本并提高性能。圖片來自LLNL。

對高性能電池的需求

此外，它們基于專門的生產線，一次只能生產一種類型的電池，這意味著在電池幾何形狀方面沒有設計靈活性。

3D打印方法

由該項目首席研究員葉建超領導的團隊現在正在尋求使用LPBF將正極粉末混合物熱熔到鋁集流體上，以創建定制的高性能電池結構。由于其在固態電解質和電極材料方面的專業知識，Ampcera將提供陰極粉末，而LLNL將進行3D打印操作。LLNL聲稱，通過消除陰極溶劑的使用，它可以實現大批量電池制造并提高生產率。添加劑方法還有望降低整體能源消耗和成本，并提高能量密度。葉建超補充說：“環保工藝允許加工厚的高容量3D陰極結構，使鋰離子電池能夠在15分鐘或更短的時間內達到80%的快速充電目標。”展望未來，在評估其在該領域的表現之前，兩家組織將繼續密切合作以開發3D打印電池。

Ampcera的聯合創始人兼首席技術官杜輝總結道：“LLNL與Ampcera的合作將加速用于高性能鋰電池制造的超快速和低成本L-PBF增材制造技術的開發和商業化。在開發出3D結構正極后，我們希望將該技術擴展到負極設計，并進一步探索其在具有更高能量和功率密度的全固態鋰金屬電池中的應用。”