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日本東北大學開發(fā)3D打印硬碳電極 降低電池制造成本

國防航天能源
2022
08/08
08:53
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來源:蓋世汽車

據(jù)外媒報道,一種新型、易于制造的、高性能碳微晶格電極,或將有助于降低制造成本,以實現(xiàn)由容易獲得的鈉離子驅動的電池。

(圖片來源:東北大學)

鋰離子電池具有高性能和大量儲能能力,在智能手機和電動汽車等領域得到廣泛應用。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(Tohoku University)的材料科學家Akira Kudo、加州大學洛杉磯分校(University of California Los Angeles)的博士生Yuto Katsuyama及其同事致力于尋找新方法,通過增加單個電池電芯中電池活性材料的負載量,來實現(xiàn)高性能、低成本電池。這將減少用于將多個電芯結合在一起的非活性物質。然而,這需要制造更厚的電極,會限制電池內離子的移動,從而限制電荷的移動。

為了解決這一問題,該團隊開發(fā)了一種方法,以制備微架構、高性能負極。該方法利用3D立體光刻術來打印由樹脂制成的微晶格結構。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,該團隊通過細化晶格結構來提升性能。由于3D打印機的分辨率不斷提高,鈉離子電池的性能最終可能超過鋰離子電池。

該團隊下一步的目標是,利用相同的方法來制造正極,然后利用這些精心設計的電極,制造高性能、高性價比的鈉離子電池。






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