近日
，美國杜克大學與德克薩斯州立大學的研究人員們開發(fā)出一種幾乎可以3D打印任何形狀的鋰離子電池的新方法
。
背景
鋰離子電池，是一種充電電池
。它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作
。在充放電過程中
，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌
，經過電解質嵌入負極
，負極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。
電動汽車與大部分的電子設備
，例如手機與筆記本電腦
，都是由鋰離子電池供電的。
迄今為止
，制造商們必須根據(jù)市場上可買到的鋰離子電池來設計他們的設備
。
創(chuàng)新
然而，科技創(chuàng)新改變了這一現(xiàn)狀
。近日
，美國杜克大學與德克薩斯州立大學的研究人員們開發(fā)出一種幾乎可以3D打印任何形狀的鋰離子電池的新方法
。
完全通過3D打印的含有鋰離子電池的LED手環(huán)
他們的研究成果發(fā)表在美國化學會旗下的國際知名期刊《ACS Applied Energy Materials》上
。
技術
目前，市場上大多數(shù)的鋰離子電池都是圓柱形或立方體形的
。因此
，當制造商設計產品時，例如設計一個手機
，必須為電池預備特定的尺寸與形狀
，這樣會浪費空間并使設計方案受限。
理論上講
，3D打印技術幾乎能以任何形狀
，制造出整個設備，包括電池和電子元件結構
。然而
，3D打印采用的聚合物，例如聚乳酸 (PLA)
，并不是離子導體
，這成為了打印電池的主要障礙。 Christopher Reyes
、Benjamin Wiley 及其同事開發(fā)出一種工藝
，能通過低成本的3D打印機來打印鋰離子電池。
研究人員通過加入電解質溶液
，提升了聚乳酸的離子導電性
。此外，他們分別在負極(Anode)與正極(cathode)摻入了石墨烯和多壁碳納米管
。
價值
為了論證電池的性能
，團隊3D打印了集成了鋰離子電池的LED手環(huán)
。手環(huán)電池能為一盞綠色LED燈供電達60秒。
未來
據(jù)研究人員稱
，第一代的3D打印的電池的容量比商用的電池低兩個數(shù)量級
。這種容量太低，以至于這種3D打印的電池無法實際應用
。然而
，研究人員稱，他們已經有了幾個提升容量的想法
，例如通過3D打印的面團來取代基于聚乳酸的材料
。
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