在當前全球能源結構優化和清潔能源轉型的大背景下，新能源儲能市場的蓬勃發展已成為推動經濟增長和技術創新的重要引擎。與此同時，3D打印技術以其高精度、高品質的制造特性，能夠迅速實現復雜結構的制備，有效縮短研發周期，并優化電池組件的空間配置。該技術的創新應用正逐步成為推動電池制造行業轉型升級的核心力量，為我國電池產業的持續繁榮和健康發展注入了新的動能。
      依據Grand View Research的報告，2023年全球電池市場已實現1182億美元的規模，且據預測，在2024年至2030年期間，該市場將維持16.1%的復合年增長率。電動汽車的日益普及，加之可再生能源基礎設施的持續擴展，共同推動了市場的快速增長。能源轉型向可持續性的邁進，催生了對于高效、經濟儲能解決方案的強烈需求。世界各國政府正積極出臺相關政策和激勵措施，旨在促進電動汽車的廣泛采用和可再生能源的深入發展，這將進一步加速電池市場的增長勢頭。
 

         在新能源電池的研發過程中，需要不斷地進行設計驗證和性能測試。3D打印技術可以快速地制造出所需復雜結構原型，避免了開模的成本和時間浪費，使研發人員能夠在短時間內得到實物樣品，進行各種性能測試和驗證。這樣可以大大縮短研發周期，減少了制造過程中的中間環節，提高了生產效率和良品率，加快新產品的推出速度。
       微納3D打印技術能夠高效地生產精密復雜的零部件，靈活應對單件或小批量生產需求并實現高密度的部件布局。以下將通過幾組具體案例，對摩方微納3D打印技術的應用效果進行詳細分析。
01微納多孔分離器
       在當前能源技術領域，實現快速充電與維持鋰離子電池（LIBs）穩定性，其關鍵在于電極間鋰離子的迅速傳輸。來自勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、加州大學戴維斯分校等研究團隊，借助摩方精密面投影微立體光刻3D打印技術（nanoArch® S130，精度：2 μm），成功研制出己二醇二丙烯酸酯（HDDA）多孔隔膜，并對其在鋰鎳錳鈷氧化物（NMC）/石墨全電池體系中的電性能進行了驗證。此項研究成果不僅為高能量、高功率以及長循環壽命LIBs的3D隔膜增材制造提供了新的技術路徑，更為電池隔膜領域的創新發展奠定了堅實基礎。
 

02金屬微點陣

       湖南大學段輝高教授、張冠華副教授、張夏楠等人突破傳統鋅負極優化策略，提出“多功能3D結構電極”新思路，通過利用nanoArch® P140 (精度：10 μm）和化學沉積/電沉積技術成功實現結構功能一體化鋅負極的可靠制造。

    此外，由3D Ni-Zn微點陣負極和聚苯胺插層的氧化釩正極組裝而成的全電池表現出了優異的電化學性能。這種具有有序3D通孔結構的導電金屬微點陣為開發其它高性能金屬(如Li,Na, K, Mg, Al)電池提供了新的思路。
 

03親鋰氧化石墨烯多通道結構
        清華大學深圳國際研究生院周光敏副教授和丘陵副教授等人采用連續離心鑄造法制備了大面積氧化石墨烯（GO）作為鋰金屬的宿主，然后使用3D打印模板通過簡單的沖壓方法在其中制造對齊的微通道。
        GO基體有效地調節了鋰的沉積/剝離行為，而對齊的通道均勻地分布了鋰離子通量并提供了短的鋰離子擴散路徑。同時，Li/多孔GO復合材料具有柔韌性，其可控厚度為50至150 μm，對應的容量為9.881至27.601 mAh cm-2。該團隊利用nanoArch® S140（精度：10 μm）成功打印微柱模具，并結合沖壓模塑的方式制備具有均勻排布的通道氧化石墨烯結構，助力高性能電極以及全電池的制備。
 

        新能源儲能技術作為影響全球能源格局的關鍵因素之一，其發展走向直接關聯到能源戰略的整體布局。在當前全球能源轉型的大背景下，緊跟世界新能源科技向綠色低碳、智能化、高效能、多元化發展的趨勢，各行業需要科學規劃并構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系之中長期愿景與目標。因此，積極運用微納3D打印等前沿高新技術，并結合產業發展路線圖，以指導技術研發與產業創新，或許正是推動新能源儲能轉型邁入新階段的關鍵所在。

(責任編輯：admin)

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