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美國(guó)：成功制造出3D微電池
  美國(guó)《高級(jí)材料》雜志日前發(fā)表報(bào)告說(shuō)，美國(guó)一項(xiàng)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(lái)有望為微米乃至納米器件提供能量。
   研究第一作者、美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納－尚佩恩分校在讀博士生孫苛說(shuō)，大約10年前美國(guó)科學(xué)家就提出了3D微電池的概念，過(guò)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(méi)有獲得理想的成果，所以他們轉(zhuǎn)而開(kāi)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(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體。
　　孫苛說(shuō)，這項(xiàng)研究的一大難點(diǎn)在于制造用于打印的材料，即“墨水”。3D打印機(jī)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(xué)性質(zhì)。一個(gè)形象的比喻就是要求“墨水”像牙膏一樣能在擠壓中流動(dòng)，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(guò)多次嘗試，研究人員最終通過(guò)膠體化學(xué)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(fù)極，然后，他們利用3D打印技術(shù)打印出梳子狀的正極和負(fù)極，并將它們交錯(cuò)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(shuō)，這樣打印出的電極既保證了儲(chǔ)能材料的數(shù)量，又讓正極和負(fù)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(jiǎn)化組裝過(guò)程、節(jié)省成本等優(yōu)勢(shì)。
　　據(jù)介紹，這項(xiàng)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(méi)有很好的辦法在可靠封裝3D微電池的同時(shí)不過(guò)分增加電池體積，但隨著3D微電池這一課題開(kāi)始吸引越來(lái)越多的科研力量，相信不久將會(huì)有新的概念提出來(lái)，并突破這一技術(shù)瓶頸。