3D打印安全高性能电池。中国“高能数造”意欲生产全固态电池

由于锂离子电池等二次电池的活用场景扩大，电池市场向1兆元规模增长。 然而，随着对安全性和高能量密度的需求增加，人们对超越传统涂层技术和液态锂离子电池系统的技术和材料提出了要求。 其中，被视为颠覆以往常识的下一代电池制造工艺的就是3D打印技术。

在全球范围内，已有多家企业开始使用3D打印技术制造驱动用电池。 瑞士黑石资源公司宣布，2021年首次成功量产使用3D打印机的电池，并开始搭载在汽车上。 进入2022年，美国Sakuu推出了工业3D打印机，支持驱动电池量产。

中国企业高能数造（TOP.E）也是一家专注于利用3D打印机制造电池的企业。 公司自2021年成立一年多以来，先后与一汽集团（FAW）、爱驰汽车（AIWAYS）、中国科学院大连化学物理研究所等达成合作，并已取得收益。 前不久，天使轮从科创航天基金募资。

电极的3D打印过程

据创立高能数造的CEO王世明介绍，目前电极制造有涂布、冲压、裁剪、卷绕等5~6道工序，能耗大，需要大面积场地。 工厂初期投资巨大，而且无法满足全固态电池和特殊电池的生产。 此外，电池本身的安全性、能量密度、成本等问题也有待解决。

高能数造正在开发替代传统制造工艺的技术，即利用自主研发的3D打印机以及电池材料的3D打印技术，直接打印电池的正负极。

3D打印技术可以制造出比传统涂布技术厚2~3倍的三维结构电极。 而且，具有连续微细孔结构的立体电极散热效率高，因此自燃风险小。 通过减少集电体，隔板和辅助材料的使用和能耗，制造成本可以降低约30%，辅助材料的减少或电极活性材料的数量可以增加，从而提高能量密度。 据悉，生产线的设备投资也能比相同条件下的传统工艺削减40%。

用于制造高效多头电池的3D打印机

电池3D打印技术除了性能、安全性和成本方面的优势外，还具有高精度、高设计自由度，还能满足超小型电池、特殊电池、定制电池等制造的优势。 另外，通过切换填充不同材料的打印头，也可以实现全固态电池的一体化制造。

使用多种材料3D打印全固态电池。全固态电池被视为下一代电池的本命，高能数造也将目光投向了这一领域。 公司建立了多种电极材料的3D打印技术，打造了高效的多头3D打印机。 这款3D打印机不仅能适应市场上任何电极材料，还能实现全固态电池的创新设计和一体化制造。

高能数造的3D打印机

今年11月，该公司还发布了中国首个运用3D打印技术的电池品牌“拓扑克高能”，推出超小型电池、特殊形状电池、定制电池、全固态电池四大系列。

未来，该公司正在考虑为遍布全球的电池制造工厂提供以3D打印技术为中心的电池制造智能生产线。