延长智能电池使用寿命的：3D打印多孔微晶格结构

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延长智能电池使用寿命的：3D打印多孔微晶格结构

卡耐基梅隆大学机械工程助理教授拉吾·帕纳特等人通过使用Aerosol Jet 3D打印系统，将小液滴计独特、多孔性可控的3D微晶格电极，从而大大提高了锂离子电池的快速加工成型，，研发出设容量和充放电率。相关研究成果在增材制造期刊上发表。 

如果锂离子电池的电极是多孔、多通道的，那么它的电容量会大大地提升。到目前为止，3D打印多孔电极的最佳内部设计是交互式的几何形状，也就是金属交叉，锂离子在中间移动的方式。这样锂离子就可以在充电和放电的时候有效传输，但效果并不是最好的。

我们从截面图可以清楚地看到，银线网能使正电荷锂离子传输到集流器上，同时也可以看到大多数打印材料的应用情况。

“多孔的电极使锂离子电池具有更高的充电容量，”帕纳特表示。“因为这种结构允许锂穿透整个电极，从而提高了电极利用率，进而提高储能容量。”

普通的电池只能利用电极总体积的30-50％。“我们使用3D打印解决了这个难题，通过加工微晶格电极结构，让锂离子在整个电极之间进行有效传输，提高了电池的充电速率。”帕纳特表示。

这种特殊的微晶格结构可以显著改善电池的性能，例如与Ag电极相比，它的容量增加了四倍；此外，电极在40个电化学循环后，3D晶格结构依然保持不变，表明它的机械强度较高，性能也较为优越。