大至電動車，小至智慧手錶，鋰電池已無所不在，與我們的生活密不可分。而科學家致力提升鋰電池的性能，期望打造體積更小、重量更輕、電量更高，同時也更安全的電池。透過 3D 列印生產，鋰電池也出現更多可能性。
新創用 3D 列印製造固態電池，提升能量密度
近日，3D 列印新創 Sakuu 開發一種固態電池。該電池容量為 3 Ah，大約是 3 顆四號電池的容量，屬於小型電池。Sakuu 透過自己的積層製造平台生產此電池，該平台能將多種材料沉積在一個薄的單層上。
與多數固態電池的設計一樣，Sakuu 電池採用陶瓷製的電解質，將陽極與陰極分離。Sakuu 的技術長 Karl Littau 並未透露該陶瓷電解質的細節，也沒提供該電池與其他鋰電池相比的性能數據。然而 Littau 表示，在過去的一年中，該固態電池的容量提高了 100 倍，體積能量效率提升 12 倍以上。
Littau 表示，為了提升電池的能量密度，必須儘量減少對電池性能沒有幫助的元件的體積，而 3D 列印能達到這個目的。
除了 Sakuu，瑞士公司 Blackstone Resources 的德國子公司 Blackstone Technology 也在 4 月宣布，成功使用 3D 列印做出一個固態電池單元。此外，Blackstone Technology 也在開發用於液態電解質電池的 3D 列印技術。
3D 列印速度較慢，可能較適合製造小型的電池
科學家也在優化固態電池的穩定性。哈佛大學 John A. Paulson 學院的工程與應用科學教授 Xin Li 表示，目前固態電池的穩定性並不好，影響了它的商業化進程。原因在於，鋰電池在充放電的過程中，會在陽極產生枝晶（dendrite），也就是一種針狀的鋰金屬絲；隨著枝晶成長，最終可能會穿透電解質到陰極，導致短路，甚至起火。
近日，Li 研發了一種方式來抑制枝晶成長。Li 在陽極與陰極間鋪設不同穩定性的材料，以控制枝晶生長。研究人員表示，實驗室原型電池可在高電流密度下至少充放電 1 萬次，性能不會退化。
但關於 3D 列印電池，Li 對它的潛力持保守態度。Li 表示，3D 列印的速度太慢了，可能更適合於製造電腦主機或手錶中的小型電池。然而 Sakuu 在開發 3D 列印電池技術時，有將電動車列入考量。Littau 表示，電動車並不是唯一的市場，Sakuu 能列印所有物品所需的鋰電池，3D 列印開啟了更多可能性。
目前 3D 列印電池的技術能為大規模商用，未來會如何發展，能否成為生產電池的一種標準方式，仍待我們觀察。
參考資料：Sakuu、IEEE Spectrum
（本文提供合作夥伴轉載。首圖來源：Shutterstock）
