黑石开始使用3D打印技术批量生产锂离子电池，目标电动汽车领域

为了进军电动汽车市场，专注于电池技术的瑞士投资公司Blackstone Resources于2019年成立了自己的德国研发子公司黑石科技，并投入巨资研发下一代电池技术。该公司已获得的3D打印技术专利可生产各种不同外形的电池，并于近日宣布开始批量生产3D打印电池。据3D打印技术参考了解，电动汽车领域是其主要目标市场。

黑石科技的3D打印电池工厂

该公司目前正在开发的最有前途的技术就是其专有的3D打印技术，这是一项独特的专利技术，可用于生产液体电解质电池和锂离子固态电池，具备将电池能量密度加倍并将锂离子电池制造成本降低一半的潜力。 黑石公司在过去两年中一直在开发和完善其锂离子电池3D打印技术，如今推出了其首个大规模生产设施。

使用Blackstone 3D打印电池

黑石表示，如今的电解液电池生产线往往非常专业，一次只能生产一种电池。能源密集型过程通常非常昂贵，并且使用危险的溶剂作为电极的原材料。

另一方面，Blackstone的“厚层技术”旨在作为一种更灵活且更具成本效益的替代方案，在使用环保材料的同时涵盖更广泛的电池格式。由于3D打印过程的动态特性，Blackstone表示它甚至可以根据客户的要求定制单元的大小和形状。

3D打印技术对电池电极的结构产生了很大的影响，这就是能量密度增加的原因。 长期以来，“多孔”电极可以增加能量密度，而3D打印可以将电极中的材料构建成三维晶格，这意味着电极有更多的暴露表面积以进行化学反应，从而获得更高的电池效率。另一件可以使3D 打印电池能量密度更高的事情是，电池模块不需要额外的物质来粘合它们并将它们连接在一起。可以想象，将特斯拉7104块电池连接在一起的胶水和电线可以增加相当大的重量，但3D打印一体化制造的优势可大大降低电池重量。

3D打印技术对电池电极的结构产生了很大的影响

与传统制造的同类产品相比，3D打印工艺使黑石公司的电池能量密度提高了约20%，高达220Wh/kg，空间节省了15%，降低了20欧元/千瓦时的材料成本以及23%的生产能耗。同时，3D打印可将固态电池的能量密度再增加70%，同时显著提高充电循环次数。

Blackstone Resources的创始人兼首席执行官补充道，该专利工艺依赖于一种环保的纯水工艺，可将废料减少50%。通过这种方式，并正在为交通转型和应对气候变化做出重要且可持续的贡献。同时， 采用自动化的方式3D打印生产电池还可以节省高达70%的传统资本支出，与当前的生产技术相比，它还可以将运营成本降低30%。 除此之外，3D打印系统的灵活性显著提高了制造效率，采用全球首创的3D打印生产工艺，可量产固态电池，并提高电池的能量密度及充电加速能力。 由于避免使用液体电解质电池中常见的易燃、危险和有毒物质，这些电池也更加安全。

争取10GWh产能

黑石科技已将其初始目标年产能设定为500兆瓦时，预计将在明年年底前达到。 尽管尚未确定时间表，但增长计划的第二阶段目标是每年5GWh，第三阶段最终目标是超过10GWh。

根据Blackstone Technology的董事总经理的说法，该公司的长期目标是通过一个机器园区快速、准确地打印出不同形状、不同电极和电解质材料的电池，以规模化实现成本效益。

黑石科技 3D打印的锂离子电池

储能设备的3D打印在很大程度上具有巨大的应用市场，然而大部分工作仍处于研究阶段。不久前，瑞士联邦材料科学与技术实验室的研究人员就使用3D打印制造了一种可持续的新型超级电容器。全3D打印电池由柔性纤维素和甘油基板组成，并用导电碳和石墨墨水图案化，能够承受数千次充电循环，同时保持其容量。

除此之外，3D打印储能设备专家Sakuu Corporation最近也在建设新的试验设施，用于生产自己的3D打印固态电池。据报道，这条试验线预计将于明年年初完工，每年可生产高达2.5MWh的固态电池。

来源：3D打印技术参考