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Kavian平台和SwiftPrint电池制造商Sakuu公司宣布,自2022年12月以来,它已成功地、持续地3D打印出完全可操作的高性能电池,其尺寸和形状均为定制。
在Sakuu的硅谷电池试验线设施中,这些电池被3D打印成带有图案的电池,并以完全干燥的方法进行热控制。Sakuu声称,这是一项 "首创 "的制造成就记录,也是其打算利用其Kavian平台在全球千兆工厂大规模生产下一代SwiftPrint电池的一个重要里程碑,其中包括固态电池。
"我们相信,我们拥有唯一已知的解决方案,可以通过我们新颖的Kavian平台大规模地制造固态电池。我们的增材制造和电池团队共同完成了大多数人认为不可能完成的任务,"Sakuu创始人兼首席执行官Robert Bagheri说。"使用干式工艺打印定制图案的电池,从原材料开始,最后形成功能齐全的高性能电池,这是一个突破,有可能改变所有行业未来电池的生产方式。这一里程碑推动了我们的Kavian平台与我们的商业规模电池生产计划之间的整合,通过全球合作伙伴千兆工厂网络,到2030年实现200GWh的能源产出目标。"
Sakuu新电池的功能
Sakuu公司首席技术官Karl Littau说:"我们的发展表明,Kavian平台可以实现从锂离子到锂金属甚至固态电池等多种电池技术的商业规模和可持续生产——而传统的先进电池制造方法不断遇到阻碍大规模生产的核心障碍。
Sakuu已经开发出一种完全工业化的电池打印工艺,该工艺采用专有的多材料、多层方法,采用干式平行工艺,而不是缓慢的逐层3D打印或丝网打印——这种方法本身是湿式的,需要大量能源来消除不受欢迎的溶剂,而且容易造成打印质量差和不可靠。Sakuu的发明可以提供低成本、高速的生产能力,以及形式和形状的多样性,同时生产对客户和顾客都很重要的核心类别的电池。例如,Sakuu的第一个打印电池成功地说明了C/5的循环性能,IC电流率,以及800-1000Wh/L的高能量密度。
Sakuu的打印工艺采用了专有的锂金属电池化学,从原材料开始,到完成完全准备好的图案化电池,在生产和能源储存方面 "开创了一个新时代"。图案化电池打印的成功通过新的热动态调节途径促进了对电池单元体积的更有效利用。这使得传感器、固定装置和热传输途径的整合,以及通过图案化设计的调节--特别是当薄的子电池结构与相同的图案化开口堆叠在一起进行热管理时。
"此外,我们的打印工艺可以使完成的电池在能量密度上有很大的提高。最后,我们的平台可以定制电池的外形尺寸——从而使电池本身可以通过定制的形状和尺寸成为产品设计的一部分。Littau补充说:"这是一个深刻的时刻,对先进的电池制造有巨大影响。
Sakuu的Kavian平台将被其他电池公司以及领先的汽车、电动汽车和航空航天公司购买。那些希望大规模生产电池的公司可以削减供应链,同时获得重要的电池性能和安全特性,以及固有的能源和材料节约和可持续性优势,以最大限度地实现产品设计创新。此外,Sakuu打算授权其自己的电池化学制品,包括固态和锂金属电池,在千兆工厂使用Kavian制造或传统的卷对卷制造进行生产。
3D打印电池
此前,劳伦斯-利弗莫尔国家实验室(LLNL)与电池材料专家Ampcera合作,采用3D打印技术创造下一代锂电池阴极。该项目从美国能源部先进制造办公室获得了150万美元,并要求研究伙伴使用无溶剂激光粉末床融合(LPBF)工艺。该项目的目标是开发能够快速充电和提高能量密度的新型3D电池结构,同时降低制造成本和能源消耗。
此外,一家专门从事电池技术的瑞士投资公司Blackstone Resources宣布,计划最早在2025年将一种新型3D打印钠离子电池设计商业化。在未来两年内,该公司的德国研发子公司Blackstone Technology将与一个学术和工业伙伴联盟合作,在现实世界的使用案例中展示其3D打印固态电池。特别是3D打印固态电池,将在Eurabus电动巴士上实施,以验证其在道路上的效率。