東北大學多學科材料科學研究所的一個小組成功開發了一種技術,可以在短時間內在室溫下輕鬆製造固態鋰離子電池的 3D 打印。
鋰離子電池被廣泛用作電力存儲設備,隨著市場規模的擴大和多樣化,需要按需製造技術來滿足大型電源、小型電源、柔性設備等的需求將來。然而,對於作為按需加工技術而備受關注的 3D 打印來說,很難在室溫下製造固態鋰離子電池。
另一方面,本課題組將具有阻燃、難燃、低熔點的鋰離子導電離子液體(室溫下為液體)與氧化物納米粒子混合,使其成為固體(pseudo-solid)。通過將上述材料用作電解質,開發出與全固態電池具有同等高安全性的“偽固態鋰離子電池”。在這項研究中,我們還發現,通過將擬固體電解質材料與可通過紫外線固化的樹脂混合,通過立體光刻技術進行 3D 打印成為可能。
使用這種電解質墨水材料和正負極墨水材料,我們僅通過3D打印就成功生產出準固態鋰離子電池。證明所製造的電池可以穩定地充放電100次以上。
借助本次研發的技術,鋰離子電池可以在室溫下在幾分鐘內完成3D打印,因此可以直接在聚合物等對熱敏感的軟質材料上進行打印,並且可以根據需要使用任意尺寸。關於3D打印機的設計,現在可以按需製造任何形狀的固態鋰離子電池。預計將應用於從車載電源到可穿戴設備等對固態鋰離子電池的廣泛需求。