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美國：成功制造出3D微電池
  美國《高級材料》雜志日前發(fā)表報告說，美國一項研究利用3D打印技術(shù)成功制成了只有沙粒大小的3D微電池。這種電池將來有望為微米乃至納米器件提供能量。
   研究第一作者、美國伊利諾伊大學厄巴納－尚佩恩分校在讀博士生孫苛說，大約10年前美國科學家就提出了3D微電池的概念，過去的制備方法都基于較為成熟的微電子技術(shù)以及新興微加工技術(shù)，不僅成本較高，而且一直沒有獲得理想的成果，所以他們轉(zhuǎn)而開始采用方興未艾的3D打印技術(shù)。
　　3D打印是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。
　　孫苛說，這項研究的一大難點在于制造用于打印的材料，即“墨水”。3D打印機的直徑只有30微米，和一根頭發(fā)絲的直徑差不多，這要求“墨水”具有特殊的流變學性質(zhì)。一個形象的比喻就是要求“墨水”像牙膏一樣能在擠壓中流動，從而從針管中流出，并能在空氣中迅速穩(wěn)定凝固成型。此外，“墨水”的主要成分必須是可作為電極使用的活性材料。
　　經(jīng)過多次嘗試，研究人員最終通過膠體化學方法成功將磷酸鐵鋰和鈦酸鋰兩種材料分別做成“墨水”，用作電池的正極和負極，然后，他們利用3D打印技術(shù)打印出梳子狀的正極和負極，并將它們交錯排列成一層，再層層堆積獲得寬度只有40微米、而高度是寬度11倍的電極。
　　孫苛說，這樣打印出的電極既保證了儲能材料的數(shù)量，又讓正極和負極之間的距離足夠短，因此封裝制成的3D微電池具有快速充放電能力，其面積能量密度和功率密度在目前3D微電池領(lǐng)域居于前列。此外，該方法還具有簡化組裝過程、節(jié)省成本等優(yōu)勢。
　　據(jù)介紹，這項工作還有一些技術(shù)難題需要解決，其中最主要的是目前還沒有很好的辦法在可靠封裝3D微電池的同時不過分增加電池體積，但隨著3D微電池這一課題開始吸引越來越多的科研力量，相信不久將會有新的概念提出來，并突破這一技術(shù)瓶頸。