突破性3D打印固態(tài)電池！黑石磷酸鋰鐵陰極技術(shù)無需鈷或鎳

導(dǎo)讀：能源一直是人類社會的永恒議題，如何利用3D打印技術(shù)在電池等能源技術(shù)上取得進(jìn)一步的突破也是許多人一直在探索的課題。

南極熊獲悉，瑞士黑石資源股份公司（Blackstone Resources AG）（SWX：BLS）于2021年4月12日宣布，公司專有3D打印生產(chǎn)技術(shù)已在3D打印固態(tài)電池領(lǐng)域走過了一系列重要的里程碑，代表了公司在這種下一代技術(shù)的重大突破。據(jù)了解，黑石德國子公司Blackstone Technology GmbH已成功打印并測試了首款可工作的固態(tài)電池，并展示了由Blackstone固態(tài)電池供電的LED燈。

△5x5平方厘米的袋式電池，帶有發(fā)光二極管

3D絲網(wǎng)印刷工藝的完成

固態(tài)電池的生產(chǎn)標(biāo)志著3D絲網(wǎng)印刷工藝已完成研究和評估階段，這是生產(chǎn)固態(tài)鋰電池的一種靈活的新方法。這項工藝需要實現(xiàn)三個重要概念：

• 完成作為隔膜的機械穩(wěn)定的3D打印固態(tài)電解質(zhì)。
• 生產(chǎn)3D打印復(fù)合陰極（加上固態(tài)電解質(zhì)和磷酸鐵鋰的復(fù)合材料）
• 完整3D打印5x5平方厘米的袋式電池，無需使用機械墊片，即可正常運行。
  

與使用液體電解質(zhì)的傳統(tǒng)電池設(shè)計相比，Blackstone Technology的3D打印固態(tài)電池技術(shù)具有明顯優(yōu)勢。它可以大大降低生產(chǎn)成本、提高電池的能量密度、并提供更多充電周期。Blackstone Technology已從生產(chǎn)技術(shù)中獲得了最高效率和最能量密度比，代表了全球電池制造過程的變革者，也為使用各種正極材料的量產(chǎn)固態(tài)電池鋪平了道路。

△3D打印固態(tài)電池生產(chǎn)工作流程

3D打印固態(tài)電池使用LFP技術(shù)，具有基于磷酸鋰鐵（LFP）的陰極，這項技術(shù)的好處是便宜且不需要鈷或鎳。公司還計劃與其他金屬（如NMC電池）進(jìn)行組合。另外，這類電池不使用有毒材料，由水溶性化學(xué)物質(zhì)制成，因此對環(huán)境更加友好，且易于回收利用。盡管與其他電池化學(xué)物質(zhì)相比，LFP技術(shù)通常具有較低的能量密度，但黑石使用專有的厚層技術(shù)消除了這些缺點。與當(dāng)前的鋰電池技術(shù)相比，LFP電池技術(shù)可提供20-25％的能量密度。Blackstone Technology的3D打印制造工藝可以生產(chǎn)各種形狀的電池并具有廣泛應(yīng)用，例如電動汽車、電動巴士、電動摩托車、5G網(wǎng)絡(luò)、工具或無人機技術(shù)。

△3D打印固態(tài)電池生產(chǎn)線

Blackstone Technology致力于采取下一步措施來開發(fā)所需的制造技術(shù)，使產(chǎn)量達(dá)到每秒生產(chǎn)一個電池芯的水平，生產(chǎn)成本降至低于每千瓦時65美元（約426人民幣）。此外，在這些固態(tài)電池的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)工藝有可能節(jié)省多達(dá)70％的傳統(tǒng)資本支出和30％的運營支出。電極化學(xué)物質(zhì)和其他用過的材料可以進(jìn)一步節(jié)省材料。

將改變整個電池行業(yè)

多年來，黑石一直在通過德國子公司Blackstone Technology GmbH投資下一代電池技術(shù)，包括獲得專利3D打印技術(shù)、固態(tài)技術(shù)以及在3D打印過程中批量生產(chǎn)電池。南極熊曾在2021年1月對此進(jìn)行了詳細(xì)介紹（詳情請參考帖子：能量密度提高1倍的3D打印固態(tài)電池來了，黑石引領(lǐng)下一代電動汽車技術(shù)）。由Blackstone Technology GmbH開發(fā)的首批大型電池已經(jīng)在2021年2月的Blackstone電池日展示，并已準(zhǔn)備好進(jìn)行批量生產(chǎn)。

△黑石技術(shù)的新成就

黑石資源股份公司

Blackstone Resources AG是一家瑞士控股公司，位于Kanton Zug的Baar，專注于電池技術(shù)和電池金屬市場。此外，公司還建立、開發(fā)和管理用于黃金和電池金屬的精煉廠。電動汽車的發(fā)展需要大量金屬，這驅(qū)動了電池技術(shù)和電池金屬革命，包括鈷、錳、石墨、鎳、銅和鋰。此外，黑石資源已經(jīng)啟動了一項有關(guān)固態(tài)電池新電池技術(shù)及生產(chǎn)工藝的研究計劃。

其他相關(guān)專利

一項韓國相關(guān)專利設(shè)計了一種被橋和交叉點分開的絲網(wǎng)印刷技術(shù)。技術(shù)優(yōu)選通過電鑄法制造的金屬絲網(wǎng)，從側(cè)面看，整個3D結(jié)構(gòu)包含由橋和交叉點之間的厚度差形成的峰和谷�？捎糜谥圃霷FID標(biāo)簽、太陽能電池板、印刷電路板。專利還涉及一種打印機，包括一個或多個用于墨水和/或輥或刮板的儲存器與一個或多個絲網(wǎng)的組合。

△絲網(wǎng)印刷

另一項日本專利提供了一種用于制造三維絲網(wǎng)印刷物品的改進(jìn)系統(tǒng)，機器包括具有絲網(wǎng)印刷的印刷臺，能夠至少一個印刷表面多次印刷。并且，在每次印刷之后，絲網(wǎng)印刷版的距離增加了與先前印刷涂層厚度相對應(yīng)的量。

△3D絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)

參考閱讀：

1. Blackstone’s major milestone in 3D-printing solid-statebatteries
2. Blackstone Resources presents new achievements ofBlackstone Technology
3. Battery technology at Blackstone Resources
4. Blackstone Battery Day English Version kurz
5. 能量密度提高1倍的3D打印固態(tài)電池來了，黑石引領(lǐng)下一代電動汽車技術(shù)
6. Screen printing
7. Machine for making three dimensional screen-printedarticle