基于3D打印技术的石墨烯基三维电极设计制造研究进展

作者：鲁中良^*; 李坚; 李赛; 苗恺; 娄晓杰; 李涤尘

来源：机械工程学报, 2021, 57(23): 169-181.

• 3D打印
• 锂离子电池
• 石墨烯
• 超厚电极

锂离子电池因其较高的能量密度、稳定的放电平台和安全的使用环境被广泛应用于航空航天、汽车、可穿戴柔性设备等领域。目前锂离子电池的研究主要集中在薄电极(<50μm)的设计制造,其较低的单位面积负载(<5 mg·cm-2)严重制约了面积比容量。因此厚电极的制造(100～500μm)将成为未来高比能量电池的研究热点。3D打印技术因其可定制化成型复杂电极结构的优势,在厚电极制造领域具有广泛的应用前景。综述了3D打印成型工艺在石墨烯基三维厚电极领域的研究进展,分析了相应3D打印工艺的成型特点(墨水性能、成型精度、适用范围)和工艺难点,展望了石墨烯基三维厚电极3D打印的发展趋势,提出了基于凝胶电解质的全电池成型工艺,为新一代高性能锂离子电池的研制提供新思路。

• 单位
  西安交通大学前沿科学技术研究院; 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室