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3D打印無(wú)所不印，就連電池也能打印!這可不是創(chuàng)意而已，今年7月份，成功大學(xué)材料系教授洪飛義、呂傳盛教授團(tuán)隊(duì)宣布在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)了3D打印電池。據(jù)悉3D打印電池不僅簡(jiǎn)化了過(guò)程，3D打印出來(lái)的電池還具有體積小、效率提升、電容量增加、充放時(shí)間短等令人欣喜的優(yōu)點(diǎn)。
眾所周知，電動(dòng)汽車(chē)、摩托上的電池體積大又重，工藝繁瑣費(fèi)時(shí)，10多年來(lái)工藝都沒(méi)有太多改變，而近年來(lái)3D打印迅速崛起，其具有的省時(shí)、省耗材、迅速等特性，帶給洪飛義、呂傳盛教授研發(fā)3D打印電池的構(gòu)想。
據(jù)天工社了解，目前電動(dòng)汽車(chē)、摩托電池上關(guān)鍵的電極工藝至少需要4道工序，分別為粉末合成、粉末添加黏結(jié)劑并攪拌、粉末涂覆與壓延、烘烤，前后費(fèi)時(shí)約24小時(shí)。
而3D打印電池，利用飛秒激光來(lái)融化合成的粉末，攝氏溫度上萬(wàn)度的飛秒激光在融合過(guò)程，將粉末添加黏結(jié)劑并攪拌、粉末涂覆與壓延、烘烤等3道工序一次搞定，原本4道工序簡(jiǎn)化為2道(粉末合成+直接打印)，只需3分鐘即可完成;更令研究團(tuán)隊(duì)驚喜的是，合成粉末經(jīng)激光融合，一并生成了有可增加電容量的“介金屬層”，傳統(tǒng)工藝則需再添加額外物質(zhì)，以增加電池的電容量。
洪飛義表示，3D打印電池因激光融合生成的“介金屬層”，可有效提高電池的電容量，帶來(lái)充電快、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。層積是3D打印的特色，3D打印電池一樣可以層積，每一次層積，電容量也隨之增加，想要有多少電容量都可以自行層積與控制。
3D打印電池，不僅適合定制化，由于打印所需的時(shí)間很短，意味著大量打印電池是可能的，擺脫了3D打印不適合大量生產(chǎn)的刻板印象。
據(jù)悉，洪飛義教授、呂傳盛教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)，投入新興的鎂電池研究多年，3D打印電池也選擇以鎂粉為電池負(fù)極材料，利用3D打印堆棧兩層鎂粉合成粉末，電池電容量可達(dá)600mAh/g以上，而采一般工藝的鎂電池，電容量為500mAh/g。改以3D打印鋰電池，層積兩層的電容量為200mAh/g，一般工藝的鋰電池其電容量為155mAh/g。
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，3D打印電池能夠提高電容量，若是采用鎂粉3D打印電池，與鋰、錳、鎳等一般工藝的電池相比，其電容量最高可提高3倍。
不過(guò)洪飛義教授也強(qiáng)調(diào)，3D打印電池的技術(shù)，必需結(jié)合粉體工學(xué)、冶金凝固學(xué)與電化學(xué)等專(zhuān)業(yè)知知識(shí)，非一般實(shí)驗(yàn)室可以掌握;成功大學(xué)3D打印電池的打印技術(shù)，已在臺(tái)灣提出專(zhuān)利申請(qǐng)，7月份該校材料系研究生洪嘉政的學(xué)業(yè)論文，也會(huì)公開(kāi)刊載創(chuàng)新的3D打印電池技術(shù)與理論。
呂傳盛教授指出，搜尋相關(guān)的文獻(xiàn)與資料，成功大學(xué)是第一個(gè)將3D打印引入電池工藝的機(jī)構(gòu)，目前他們已與工研院南分院激光與積層制造科技中心黃偉欽博士達(dá)成合作共識(shí)，期盼3D打印電池能夠早日問(wèn)世。
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