《Energy Storage Materials》：高性能准固态电解质，适用于DIW 3D打印形状通用的锂离子电池
- 分类：资讯中心
- 发布时间：2023-03-17 14:55
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【概要描述】
《Energy Storage Materials》：高性能准固态电解质，适用于DIW 3D打印形状通用的锂离子电池
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原文链接：
//doi.org/10.1016/j.ensm.2023.02.016
研究简介
在小型化和定制化电子产品的时代，市场急需形状可变的可扩展储能设备。从制造的角度来看，基于直写(DIW)的3D打印为制备具有设计自由和出色性能的微型电池提供了可能性。尽管市场对全打印无掩模锂离子电池的需求很大，但研究人员大部分工作都致力于开发可打印有源电极或构建3D架构，在制造和可打印材料方面仍然存在巨大的开发空间，以实现无形状的全DIW 3D打印锂离子电池。
研究内容解读
本研究提出了通过连续DIW 3D打印工艺实现可伸缩形状的多功能锂离子电池。具体而言，提出了新的材料策略，以同时提供触变流体行为和合适的可打印凝胶电解质粘度，以解决由相分离陶瓷添加剂或缓慢的制造工艺引起的问题。GPEs由锂离子电解质和紫外光固化聚合物组成，即乙氧基化三甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)单体和聚二甲基硅氧烷(PDMS)，可实现~200 μm的连续高分辨率DIW打印，并具有良好的离子传输性能。高导电银和碳糊分别用于实现阳极和阴极电流收集器，这提供了设计自由和化学稳定的电池运行，表现出与电极的良好兼容性。
图1 使用可打印凝胶聚合物电解质(GPEs) 3D打印准固态锂离子电池(lib) (a)使用连续直接墨水书写3D打印的可伸缩和形状通用的lib的制造过程。所有3D打印的字母形lib的摄影图像也包括在插图中。(b)用于制造lib的所有DIW打印过程的摄影图像。(c)所有DIW打印的10毫米乘10毫米的微电池阵列(4 x 3)和单个LIB的结构的摄影图像。(d)使用3D打印GPE(左)和传统凝胶复合电解质(右)打印字母的OM图像。(e) 3D打印GPE的高分辨率图案:交指结构(左)，圆网格结构(右)。
图2 GPEs的电化学和流变学表征。
图3 凝胶电解质在25℃下的电化学表征。
图4 三维DIW打印电流集电极和电极浆料的流变性能和结构图像。
图5 3D打印电极的电化学表征。
图6 3D打印电池具有多种形状和串联配置，为目标应用提供动力。
——END——
中国九游会科技团队所研发的3D打印机可实现电池复杂结构的快速制备，不再局限于矩形、原型等传统结构。采用3D打印工艺制备电池，设计人员将可以根据创新产品来设计形状多样的电池，而不是让新开发的产品受到电池形状的局限，这将为电池生产带来无限可能。中国九游会科技DIW直写3D打印机凭借低于0.1mm的重复定位精度以及独家开发的智能打印引擎，给科研人员带来便捷高效的打印体验。
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