導讀：該技術有望將體(ti) 積更小、功能更強大的電池集成到產(chan) 品中，並且可能在設計時考慮到回收利用。

鋰離子電池是我們(men) 21世紀生活方式的使能技術之一。這些能量包使移動電話和電動汽車、筆記本電腦和醫療保健設備、機器人和遠程操作的傳(chuan) 感器等成為(wei) 可能。這並不奇怪，因為(wei) 今年早些時候，他們(men) 的開發人員被授予諾貝爾化學獎。

但是材料科學家迫切需要更好的電池，用於(yu) 物聯網以及下一代個(ge) 人設備等等。更好的電池也將在儲(chu) 存風能和太陽能等可再生但不穩定的能源方麵發揮重要作用。

電池性能是眾(zhong) 多不同因素共同作用的結果。能量密度至關(guan) 重要，保持電荷而不會(hui) 泄漏的能力也一樣重要，還有就是充電次數——不僅(jin) 一次，而是成千上萬(wan) 次，當然，還有安全性。

電化學研究人員非常清楚這種平衡是多麽(me) 微妙。因此，電池製造商對嚐試新方法持謹慎態度，以免造成性能下降，所以，電池性能增強通常是漸進的且微小的。電池從(cong) 哪裏可以獲得重大改進？

答案五花八門，近日，愛爾蘭(lan) 科克大學的Vladimir Egorov及一些同事宣布：未來的電池將通過3D打印製造。這些研究人員已經研究了各種新的電池打印技術，並認為(wei) 這將使新一代更小、更強大的設備成為(wei) 可能。

3D打印可以成為(wei) 進行測試的原型設計的一種方法，現在已經可以打印出奇特的食品、替換的身體(ti) 部位甚至整個(ge) 建築物。同時使用許多打印機還可以批量生產(chan) 汽車及飛機零件，還有鞋子等物品。並且，當有新設計可用時，可以快速打印，而無需重新配置工廠空間。

材料科學家也已經開始嚐試使用聚合物墨水和銀聚合物作為(wei) 材料來打印電子電路，不再需要焊接。這樣，電路板可以呈現成任何形狀，甚至可以構成設備結構的一部分。

然而，一個(ge) 明顯的限製是：需要納入常規電池，這些電池有特定的尺寸和形狀。

打印3D電池的能力將改變這一點。“如果可以打印它們(men) 並無縫地集成到產(chan) 品設計中，那麽(me) ，出於(yu) 美觀以及舒適性或功能性的原因，在產(chan) 品設計階段就不需要容納體(ti) 積更大且固定尺寸的標準電池。” Egorov說。

說起來容易做起來難。電池中使用的電活性材料具有固有的反應性，並且陽極和陰極等結構在物理上很複雜。它們(men) 通常必須像晶體(ti) 一樣有序，有時必須像分子海綿一樣是多孔的，必須具有良好的化學特性。

要創造適合3D打印的材料，無論是通過擠壓固體(ti) 或液體(ti) ，還是通過液體(ti) 聚合，都是具有挑戰性的。一旦打印，這些材料必須保持其電氣互連，嚴(yan) 格控製組件之間發生的任何化學反，並確保電池可以在多個(ge) 循環中進行充電和放電。

最重要的是，電池必須是安全的。所有電池都必須通過嚴(yan) 格的安全標準，才能在家庭、車輛、飛機等中使用。泄漏的電池會(hui) 造成昂貴的損壞，最嚴(yan) 重的會(hui) 引發火災。可能的話，必須更改測試標準，以允許不斷變化的新設計。

即使所有這些挑戰都可以克服，仍還有一個(ge) 問題亟待解決(jue) ：3D打印電池的功能能否超過現有設計？

Egorov及他的團隊全麵概述了電池行業(ye) 在打印未來電源組時所麵臨(lin) 的材料、方法和挑戰。但是評論者錯過了未來電池設計的重要元素，即3D打印可以發揮重要作用。

電池行業(ye) 麵臨(lin) 的最大也是最重要的挑戰之一是如何使其產(chan) 品可回收利用。當今的電池經過特殊設計，不容易拆解，所以重複使用它們(men) 所含的有價(jia) 值的材料幾乎是不可能的。

這對於(yu) 一項在化石燃料向可再生能源社會(hui) 過渡中發揮核心作用的技術而言並不理想。

因此，改革是非常必要的。目前的想法是，電池的設計必須從(cong) 一開始就考慮到回收，而這將需要電池設計者全新的思維方式。3D打印所提供的靈活性有可能啟動和加速這場急需的革命。

盡管Egerov和他的同事的論文中忽略了這個(ge) 問題——“回收”一詞在他們(men) 的論文中沒有出現，但這卻是電池行業(ye) 的企業(ye) 承當不起的問題。