國產(chǎn)全固態(tài)電池自動化3D打印制造平臺正式發(fā)布

2023年7月，南極熊獲悉，高能數(shù)造(西安)技術有限公司（以下簡稱“高能數(shù)造”）正式發(fā)布了新一代全固態(tài)電池小試規(guī)模的自動化制造平臺，這標志著借助電池3D打印技術國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)能獨立自主的實現(xiàn)全固態(tài)電池試樣的高效率、一體化生產(chǎn)。

△高能數(shù)造新一代全固態(tài)電池小試規(guī)模自動化制造平臺

本次高能數(shù)造推出的全固態(tài)電池自動化試樣制造平臺，嚴格意義上不僅是一臺簡單的電池制造設備，而是一條具備工業(yè)級潛力的"一體化制造全固態(tài)電池"的試樣生產(chǎn)線。借助該產(chǎn)線可以快速實現(xiàn)電池漿料制備與電芯制備，并最終實現(xiàn)電池一體化封裝成型。

高能數(shù)造新推出的這條基于3D打印技術的全固態(tài)電池自動化試樣制造平臺，相較于傳統(tǒng)的固態(tài)電池制備技術，幾乎可以實現(xiàn)"零"原料損耗；在同等產(chǎn)能規(guī)模下可降低90%的人力成本（可實現(xiàn)1人獨立操作一條生產(chǎn)線），大大提升人員效率；在電芯制備環(huán)節(jié)不僅可以實現(xiàn)10μm級高精度電解質(zhì)薄膜制備，而且啊可根據(jù)研發(fā)需要實現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)電極的制備，為未來新電池開發(fā)帶來更多可能。

整個制造平臺包含四大組成部分，分別是制漿系統(tǒng)、制芯系統(tǒng)、封裝系統(tǒng)、氣氛保護系統(tǒng)。

制漿系統(tǒng)主要是將電極粉末與溶劑、穩(wěn)定劑和氧化劑進行充分混合，確保電池漿料混合均勻、穩(wěn)定性強且質(zhì)量均一。

制芯系統(tǒng)是高能數(shù)造目前的核心技術系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)制芯工藝，高能數(shù)造的電池3D打印工藝，可以實現(xiàn)電芯的一體化制備，不需要經(jīng)過傳統(tǒng)的正負極涂覆、多次切片等復雜步驟。生產(chǎn)環(huán)節(jié)的減少，既提升了生產(chǎn)效率又提高了產(chǎn)品良率。結(jié)合自研的電池3D打印設備TOP.E M20，高能數(shù)造已成功實現(xiàn)10μm層厚電解質(zhì)薄膜制備，并可實現(xiàn)具有多種空間結(jié)構(gòu)電極的打印制備，為新電池研發(fā)及科研驗證提供有力的裝備支撐。

高能數(shù)造的一體化封裝系統(tǒng)不僅能和傳統(tǒng)產(chǎn)線一樣實現(xiàn)標準化電池外殼封裝，還可借助3D打印技術，輕松實現(xiàn)定制化電池外殼的制備與封裝。

同時，本次高能數(shù)造發(fā)布的制造平臺集成了全流程氣氛保護系統(tǒng)，確保了電芯制造過程的環(huán)境穩(wěn)定性。

這一制造平臺的成功開發(fā)主要基于高能數(shù)造自主研發(fā)的專用于電池制造的漿料擠出層疊（SEL）增材制造技術。依托這一技術基礎，結(jié)合自主開發(fā)的高效率、多噴頭打印系統(tǒng)，高能數(shù)造實現(xiàn)了對具有獨特設計3D結(jié)構(gòu)電池的一體化制造。這不僅讓電池的制造過程變得更加簡捷高效，更讓在電池內(nèi)部實現(xiàn)獨特設計的3D結(jié)構(gòu)路徑成為可能，為全固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)提供了全新的智造解決方案。

電池制造工藝的顛覆與創(chuàng)新——3D打印為高性能電池的設計制造插上騰飛的翅膀

△2023年7月15日，第一屆電池3D打印大會在深圳大學舉行。這場由南極熊3D打印網(wǎng)、深圳大學增材制造研究所聯(lián)合發(fā)起的研討會，引起大量專業(yè)人士的關注，現(xiàn)場匯聚來自全國各地的100多位3D打印、大學、新能源、投資等領域的嘉賓，進行了一場輕松而又充滿干貨的交流。這是國內(nèi)首次公開的電池3D打印交流活動。

高能數(shù)造作為國內(nèi)鮮有的主營3D打印電池的公司，其聯(lián)合創(chuàng)始人、CTO楊康博士，為觀眾帶來了“電池制造工藝的顛覆與創(chuàng)新——3D打印為高性能電池的設計制造插上騰飛的翅膀”，并現(xiàn)場展示了3D打印的電池。

△高能數(shù)造3D打印電池

“3D打印的固態(tài)電池，剪開它也是安全性比較高的，能不會短路起火。我們最薄可做到300~400微米一個電池�！�

“美國SAKUU的3D打印電池，據(jù)說已經(jīng)準備交付了，其工藝路線似乎是絲網(wǎng)印刷的。絲網(wǎng)印刷我們自己也試了一下，單層一致性也做不好，另外它對絲網(wǎng)的工藝要求也比較高，我們自己做的時候發(fā)現(xiàn)它粘附漿料，然后會導致極片的一致性變差。疊層涂覆的時候也會有問題，他們可能在這些方面有一些比較好的技術積累，非常推崇3d打印，對于形狀結(jié)構(gòu)這些可能設計更加自由，能夠去變相的提升用電器的續(xù)航�！�

“把電極做厚是比較難的，我們能夠利用3D打印工藝去做電極，然后在內(nèi)部設計一些孔道結(jié)構(gòu)，方便電解液的浸潤，離子傳輸就會比較好。”

“跟我們有接觸的做3C消費電子的廠商，也在嘗試做快速的充放，這個在電極的正負極里面都會有應用�！�

“我們主要推的是利用3D打印的工藝去做全固態(tài)電池，主要問題集中在界面上，所以我們首先想到的就是利用3D打印技術去設計電解質(zhì)和電極的界面結(jié)構(gòu)，能夠去增大兩者之間的接觸�！�

“高能量密度電池，就是把一些沒有化學活性的部分質(zhì)量降到最低，所以我們就爭取把定制隔膜做最薄，利用我們現(xiàn)在的3D打印機，最薄可以做到7微米，然后也能做的比較厚，19微米、20微米也可以。”

“原位固化就是用3D打印去做電極與電解質(zhì)的原位固化，是傳統(tǒng)的固態(tài)電池工業(yè)解決不了的，就是說能夠用原位固化的方式去改善兩者之間的界面，讓他們兩者之間的界面接觸得非常好�！�

“我們現(xiàn)在的3D打印電池，不但性能達標，在某些情況下，生產(chǎn)成本已經(jīng)比傳統(tǒng)工藝低30%。”