电化学储能中三维打印方法与材料的演进

增材制造彻底改变了按设计直接构建材料的方式，允许以多种材料在高分辨率下快速原型化复杂三维结构。三维打印已实现高强抗损伤结构、生物打印人工器官与组织、超轻金属、医药、教育、假肢、建筑、消费电子，并作为工程师与爱好者的原型工具。近年来，三维打印已成为电池与超级电容器复杂电极与材料组装的有用工具。该领域最初从熔融沉积建模等挤出式方法发展而来，演进至精细复合材料的光聚合打印，而对溶剂较不敏感的超级电容器技术则更常涉及材料喷射工艺。支撑三维可打印电池及许多其他器件每一部分的，是打印方法与进料材料的性质。材料纯度、打印保真度、精度、复杂度，以及形成导电、陶瓷、玻璃质或耐溶剂塑料的能力，极度依赖于进料材料或复合材料的性质，以至于三维可打印电池与电化学储能器件的未来将取决于由器件需求及其制造方式共同决定的材料与打印方法。在本展望中，我们探讨三维可打印电池与超级电容器的材料与方法需求，并通过将现有性能局限与可打印储能材料、外壳材料以及电极与电解质直接打印的需求相联系，勾勒该领域未来要求。我们也从增材制造汲取灵感展望未来，提出材料与打印方法间的联系以实现新构型电池。