3D打印的电化学储能器件

随着全球能源需求的持续增长,高效的能源存储方式变得尤为关键。电化学储能器件(如锂离子电池、锂硫电池、电化学电容器等)是一种典型高效储能系统,主要由电极材料、电解质及集流体等部件构成,具有能量密度和功率密度高以及循环寿命长等特点,而器件的设计组装方式是影响其电化学性质的一大关键因素。3D打印技术作为一种先进制造工艺,不仅能实现复杂三维结构的构建,也能满足个性定制化的需求,具有较强的应用灵活性,对电化学储能器件发展具有积极意义。

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3D打印是通过逐层打印方式构造物体的一系列快速成型技术的总称,主要包括光固化成型、选择性激光烧结、熔融沉积制模等。该技术已经在多个领域得到广泛应用,近年来在电化学储能领域,科学家利用该技术取得了一些重要进展,涵盖电极制备、电解质修饰、集流体设计和器件设计组装等方面。近期,南洋理工大学新加坡3D打印中心周昆教授及团队成员撰写一篇关于3D打印电化学储能器件的综述,重点概述了3D打印技术在电池和电化学电容器领域的应用进展。

在这篇综述中,作者阐述了各种类型的打印技术和所用相关材料,给出了打印的电化学储能器件具有的包括机械性能和储能性能在内的一些性能指标,并就相关性能优化策略进行了讨论。作者对最新3D打印电化学储能器件的研究成果,特别是三明治型和平面内型两种类型器件进行了重点介绍,并对该研究领域材料与应用方面的主要挑战和机遇提出了观点。预期3D打印技术会成为进一步推动电化学储能器件发展的积极力量。论文在线发表在Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.201700127)上。