3D列印將幫助鋰電池實現各種形狀和尺寸

隨著可穿戴設備和智能手機的輕薄化，產品面臨的挑戰之一就是電池所佔空間。譬如 Apple Watch 等智能手錶，電池是限制其尺寸與厚度的主要原因。而今後無論是手機、手錶、筆記本甚至電動汽車、自行車都是鋰電池供電，所以製造商往往要在電池尺寸和設備外形上做出相互協調，讓產品內部儘可能地放置更大的鋰電池，提供更高的續航能力。

可能很多小夥伴還記得 iPhone XS 發售後的外站拆解，拆出來的 XS 電池是一塊獨立一體的 L 形，這也是蘋果第一次在 iPhone 鋰電池上採用一體化的異形設計，此前 iPhone X 的電池也是 L 形，只不過這個 L 形是由兩塊電池組成的。

這給了我們靈感，如果鋰電池能夠配合產品形狀凹成不同形狀，是不是意味著它能夠利用更多空間呢？當然，科學家們也早就想到了這個問題，3D 列印在鋰電池上的運用已經開始研究，2018 年 8 月份，卡內基梅隆大學的研究人員提出了一種 3D 列印格柵電極的新方法，讓 3D 列印鋰電池成為可能。

最近，又有研究人員憑藉新的 3D 列印技術實現不同形狀的鋰電池製造。根據報道，科學團隊在《ACS Applied Energy Materials》上展示了他們的研究成果。從理論上來說，3D 列印技術可以製造幾乎任何形狀，包括電池、框架和電子元件在內的完整設備。不過目前 3D 列印所使用的聚合物（例如PLA）並非離子導體，這是列印電池的主要障礙。

研究員 Christopher Reyes，Benjamin Wiley 及其同事開發出了能夠使用廉價 3D 印表機完整列印鋰離子電池的工藝。研究人員通過注入電解質溶液來增加 PLA 的離子電導率，此外在電池的陽極和陰極中參入石墨烯和多壁碳納米管來增加電池的電導率。

為了展示 3D 列印電池的未來潛力，該團隊使用該技術列印出了集成鋰離子電池的 LED 手環，也就是說，這項技術成熟的話，未來可以生產出放置在環裝錶帶、腕帶內的鋰電池，從而大大節省設備本身的空間。不過雖然能夠成功導電，但目前這項研究還很初級，3D 列印的電池僅持續了 60 秒供電時間，距離商用電池差距還很遠，但是團隊表示已經找到了多種方案來增加容量，例如使用電導率更高的材料替代 PLA 等等。

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