據《日本經(jīng)濟新聞》網(wǎng)站12月20日報道，日本東北大學(xué)教授本間格和助教小林弘明等人開(kāi)發(fā)出了用3D打印機制作全固態(tài)電池的技術(shù)。制作時(shí)使用可以自由改變硬度的材料，只需幾個(gè)小時(shí)就能制成電池，而且不必實(shí)施以往需要的高溫工序。試制出來(lái)的電池經(jīng)受住了各種性能測試，具備一定性能，有望對全固態(tài)電池的早日實(shí)用化作出貢獻。
報道稱(chēng)，電解質(zhì)是電池的主要構成部分之一，通常為液體狀態(tài)，但全固態(tài)電池的電解質(zhì)為固體，發(fā)生起火事故等的危險性較小。這種電池的另一個(gè)特點(diǎn)是，可通過(guò)層疊電池來(lái)增加單位體積的蓄電量。因此，作為可延長(cháng)純電動(dòng)汽車(chē)續航距離的新一代電池備受期待。
報道還稱(chēng)，全固態(tài)電池一般是把電極和電解質(zhì)材料進(jìn)行強力壓合，加熱到數百攝氏度后制成。但加熱工序需要花費成本，而且會(huì )存在受熱開(kāi)裂的情況。同時(shí)還存在的問(wèn)題是，由于電解質(zhì)較硬，正極和負極隨著(zhù)充放電反復膨脹和收縮時(shí)，二者無(wú)法緊密貼合，導致電池性能變差。
報道指出，研究團隊實(shí)施了面向全固態(tài)電池制作軟性電解質(zhì)膜的研究。把有利于鋰離子運動(dòng)的特殊液體和氧化硅混合之后，可以形成類(lèi)似于軟性隱形眼鏡的玻璃膜。只要改變氧化硅的用量，就能調整柔軟度。
報道注意到，此次，研究團隊把電解質(zhì)膜中所含的氧化硅量減少一半，使其變成凝膠狀。然后再與經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)照射就會(huì )凝固的樹(shù)脂混合在一起，就可以用3D打印機塑造成型。
報道介紹，實(shí)驗證實(shí)，通過(guò)把電解質(zhì)、正極用鈷酸鋰、負極用鈦酸鋰等變成凝膠狀材料，僅靠3D打印機就能制作出電池。據稱(chēng)，兩個(gè)小時(shí)左右就能制造出來(lái)。
報道稱(chēng)，只需涂上材料，用紫外線(xiàn)照射即可制作，不需要高溫加熱，因此可以大幅削減制造成本。柔性電解質(zhì)不易開(kāi)裂，即使構件膨脹和收縮也能柔軟地貼合。
報道還稱(chēng)，試制出來(lái)的電池可以穩定充放電100次以上。安全性也已通過(guò)起火測試等進(jìn)行確認。本間格表示，“只要輸入數據，電池的大小和形狀可以隨意改變”。
報道指出，該技術(shù)實(shí)用化面臨的課題是電解質(zhì)的離子電導性不夠高。由于鋰離子無(wú)法順利移動(dòng)，很難瞬間釋放出巨大能量。
報道還指出，研究團隊將調整材料的成分，目標是提高離子電導性。利用開(kāi)發(fā)的電池驅動(dòng)汽車(chē)行駛的實(shí)驗已取得成功，實(shí)驗時(shí)的最高時(shí)速達到30公里。研究人員將反復進(jìn)行改進(jìn)，以提升輸出功率，并考慮將其安裝在純電動(dòng)汽車(chē)上。今后還將大力開(kāi)發(fā)能量密度高的正極材料。
據報道，首階段目標是在傳感器和可穿戴終端的電源等用途方面實(shí)現實(shí)用化。
據報道，首階段目標是在傳感器和可穿戴終端的電源等用途方面實(shí)現實(shí)用化。
