推進3D打印固態(tài)電池！解析Sakuu Corporation的三項新專利

導讀：南極熊獲悉，自動化多工藝增材制造領導者Sakuu Corporation（前身為KeraCel Inc.）于2021年6月17日宣布了三項專利：具有密封陽極結構的混合固態(tài)電池、能夠創(chuàng)建有源設備（如微反應器或固態(tài)電池）的增材制造系統(tǒng)，以及電子照相多材料3D打印機。

△Sakuu AM平臺內部。照片來自Sakuu。

混合固態(tài)電池

Sakuu一直致力于通過3D打印制造最佳固態(tài)電池，用于電動汽車和其他應用。這項專利針對單片陶瓷電化學電池外殼（WO2019152531A1），其中包含陽極和陰極接收空間，以及兩者之間的隔板。這能夠帶來更高的充電率，而不會引發(fā)鋰電池的安全風險。這是對先前于2020年獲得的兩項電池專利，集成電池堆電池和單片固態(tài)電池的補充。這些結構共同提高了固態(tài)電池的能量密度，同時不會影響穩(wěn)定性和壽命。

△第一集成電子導電電路被配置為陽極接收空間內的陽極集電器。第二集成電子導電電路被設置為陰極接收空間內的陰極集電器。

增材制造系統(tǒng)

第二項專利是針對3D打印系統(tǒng)的（US10974453B2），系統(tǒng)能夠將圖案化的單層輕松地在組裝板上組成3D有源器件。3D打印具有生產三維設備的潛力，可以更有效地利用材料并減輕成品設備的重量。專利包括一個載體基板，單獨構建單層，然后在組裝板上的堆疊上分配。

△第一傳送模塊在第一傳送區(qū)將第一圖案化單層物件從第一承載基板傳送至組裝設備，而第二傳送模塊將第二圖案化單層物件從第二承載基板傳送至組裝設備。

電子照相多材料3D打印機

最后一項專利是電子照相3D打印機系統(tǒng)（US20200171752A1），又稱為靜電復印術，可用于創(chuàng)建復合墨粉材料的3D部件。電子照相術能夠以非常高的精度快速打印大面積薄層，非常適合打印固態(tài)電池和其他有源設備。這項專利使用多種工程材料，例如陶瓷、金屬和聚合物材料，是以前的電子照相術無法使用的。

△電子照相三維打印系統(tǒng)，包括至少一個多材料EP打印技術的電子照相（EP）打印模塊。 打印系統(tǒng)還可包括一個或多個采用不同圖案化和沉積技術的附加打印模塊，例如粉末床和噴射粘合劑技術。

什么是固態(tài)電池？

固態(tài)電池與目前主流的傳統(tǒng)鋰電池最大的不同在于電解質。傳統(tǒng)鋰電池主要由正負極材料、電解液和隔膜組成。正負極材料決定了電池的容量，電解液及隔膜作為傳輸鋰離子的介質。而固態(tài)電池使用固體電解質，替代了傳統(tǒng)鋰電池的電解液和隔膜。

△電池結構示意圖

與鋰電池相比，固態(tài)電池更加安全、更高的理論能量密度和更高的體積能量密度。但是，固態(tài)電池也有一定的局限性，比如固態(tài)電解質導電率低，不能快速充能；材料物理接觸會隨時間變差，影響使用壽命；制備工藝復雜。不過，隨著技術的發(fā)展，南極熊相信發(fā)展的天平終將向高能量密度的固態(tài)電池傾斜。

△電池性能對比

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參考閱讀：

1. Sakuu Corp. Awarded Three New Patents to Support NewOpportunities for Breakthrough Applications
2. Hybrid solid-state cell with a sealed anode structure
3. Three-dimensional, additive manufacturing system, and amethod of manufacturing a three-dimensional object
4. Electrophotographic multi-material 3d printer
5. The Mysterious Sakuu 3D Printing Process
6. 電池3D打印技術！Sakuu推動電動汽車發(fā)展