(圖片來(lái)源:東北大學(xué))
鋰離子電池具有高性能和大量儲(chǔ)能能力,在智能手機(jī)和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而,這種電池的制造成本很高,而且鋰礦儲(chǔ)量正在迅速減少,提取鋰金屬也易造成環(huán)境污染。研究人員希望降低電池制造成本,并找到一種方法,以釋放更易獲得的鈉離子的潛力。
日本東北大學(xué)(Tohoku University)的材料科學(xué)家Akira Kudo、加州大學(xué)洛杉磯分校(University of California Los Angeles)的博士生Yuto Katsuyama及其同事致力于尋找新方法,通過(guò)增加單個(gè)電池電芯中電池活性材料的負(fù)載量,來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能、低成本電池。這將減少用于將多個(gè)電芯結(jié)合在一起的非活性物質(zhì)。然而,這需要制造更厚的電極,會(huì)限制電池內(nèi)離子的移動(dòng),從而限制電荷的移動(dòng)。
為了解決這一問(wèn)題,該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種方法,以制備微架構(gòu)、高性能負(fù)極。該方法利用3D立體光刻術(shù)來(lái)打印由樹(shù)脂制成的微晶格結(jié)構(gòu)。通過(guò)一種稱為熱解的過(guò)程,使這種微晶格碳化并縮小。由此產(chǎn)生的硬碳電極可以快速傳輸能產(chǎn)生能量的離子。此外,該團(tuán)隊(duì)通過(guò)細(xì)化晶格結(jié)構(gòu)來(lái)提升性能。由于3D打印機(jī)的分辨率不斷提高,鈉離子電池的性能最終可能超過(guò)鋰離子電池。
該團(tuán)隊(duì)下一步的目標(biāo)是,利用相同的方法來(lái)制造正極,然后利用這些精心設(shè)計(jì)的電極,制造高性能、高性價(jià)比的鈉離子電池。
原標(biāo)題: 東北大學(xué)開(kāi)發(fā)3D打印硬碳電極 降低電池制造成本