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“打印”电池的 新工艺

时间: 2016年10月19日 | 作者: 凯瑟琳 · 布尔扎克 | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
新的电池制造工艺将有望像挤牙膏一样把制造电池所需的部件一次性地“挤”出来。

撰文 凯瑟琳 · 布尔扎克(Katherine Bourzac) 翻译 张哲

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    打印电池是可持续能源的未来,施乐公司(Xerox)下属的著名研发企业帕罗奥多研究中心(Palo Alto Research Center,位于美国加利福尼亚州)的工程师如是说。他们最近公布了一种节省成本的电池制作工艺,这种工艺将有望像挤牙膏一样,把制造电池所需的部件一次性“挤”出来。

    目前,制作电池需要很多步骤。首先是制作电极,需要两个机器像摊馅饼一样把储能物质铺在金属层上。然后将其干燥压实,根据尺寸进行裁剪,再向正负极之间插入塑料隔膜以防止短路。最后,电池被封装在绝缘材料中,并充满电解液以在正负电极间运输电荷。

    而新的电池打印工艺简化了上述步骤。今年4月,美国材料研究协会(Materials Research Society)在旧金山举行了一次会议,帕罗奥多研究中心的科里·科布(Corie Cobb)在会上展示了打印用的喷嘴和材料,可以一次制作出电池三个组分中的两个。这个两头的打印喷嘴可以同时挤出含锂离子的正极和聚合物隔层。不过,目前还不能三个组分一起打印,因为在打印过程中会混料,在科布找到解决方案之前,石墨负极还需要手动添加。科布和同事预测,一旦正极、负极和隔层三者可以同时打印,这种三合一的工艺就可以将锂电池的制作成本削减15%。目前,电池制造商已经对这种二合一的制作方法显示出了兴趣。因为,采用新工艺制作的原型电池在性能上与采用传统工艺、相同材料制作的电池一样好。

    无论对降低电动车成本,还是对电力公司购买并存储不稳定的风能和太阳能作为稳定电网的额外能量,降低电池价格都至关重要。长期来看,设计师还可以根据新型应用设备的要求来定制电池形状,电池将不再只是方形或圆柱形。