日本東北大學(xué)開發(fā)3D打印硬碳電極 降低電池制造成本

來源：蓋世汽車

據(jù)外媒報(bào)道，一種新型、易于制造的、高性能碳微晶格電極，或?qū)⒂兄诮档椭圃斐杀?，以?shí)現(xiàn)由容易獲得的鈉離子驅(qū)動(dòng)的電池。

（圖片來源：東北大學(xué)）

鋰離子電池具有高性能和大量儲能能力，在智能手機(jī)和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，這種電池的制造成本很高，而且鋰礦儲量正在迅速減少，提取鋰金屬也易造成環(huán)境污染。研究人員希望降低電池制造成本，并找到一種方法，以釋放更易獲得的鈉離子的潛力。

日本東北大學(xué)（Tohoku University）的材料科學(xué)家Akira Kudo、加州大學(xué)洛杉磯分校（University of California Los Angeles）的博士生Yuto Katsuyama及其同事致力于尋找新方法，通過增加單個(gè)電池電芯中電池活性材料的負(fù)載量，來實(shí)現(xiàn)高性能、低成本電池。這將減少用于將多個(gè)電芯結(jié)合在一起的非活性物質(zhì)。然而，這需要制造更厚的電極，會限制電池內(nèi)離子的移動(dòng)，從而限制電荷的移動(dòng)。

為了解決這一問題，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種方法，以制備微架構(gòu)、高性能負(fù)極。該方法利用3D立體光刻術(shù)來打印由樹脂制成的微晶格結(jié)構(gòu)。通過一種稱為熱解的過程，使這種微晶格碳化并縮小。由此產(chǎn)生的硬碳電極可以快速傳輸能產(chǎn)生能量的離子。此外，該團(tuán)隊(duì)通過細(xì)化晶格結(jié)構(gòu)來提升性能。由于3D打印機(jī)的分辨率不斷提高，鈉離子電池的性能最終可能超過鋰離子電池。

該團(tuán)隊(duì)下一步的目標(biāo)是，利用相同的方法來制造正極，然后利用這些精心設(shè)計(jì)的電極，制造高性能、高性價(jià)比的鈉離子電池。