根據3D科學穀的市場了解，3D打印技術自誕生以來，已經應用到醫療、軍(jun) 工、航天、汽車、電子等各個(ge) 領域。此外，其在鋰離子電池、鋰氧電池、鋅離子電池等儲(chu) 能體(ti) 係中也得到了初步應用。

近日，瑞士公司Blackstone Resources-黑石資源憑借其專(zhuan) 有的3D打印-增材製造技術（用於(yu) 打印鋰離子固態電池）取得了一係列重要的裏程碑。

黑石資本

或是新的範式轉移？

邁過原型的門檻

Blackstone Resources-黑石資源一直通過其德國子公司Blackstone Technology GmbH投資於(yu) 下一代電池技術。這包括獲得專(zhuan) 利的3D打印技術和對電池批量生產(chan) 的研究，事實證明，3D打印技術可提供更大的能量密度和更多的充電周期。

黑石資本

與(yu) 使用液體(ti) 電解質的傳(chuan) 統電池設計相比，根據3D科學穀的了解，黑石技術的3D打印工藝具有明顯的優(you) 勢。這些措施包括顯著降低成本，提高電池尺寸的生產(chan) 靈活性以及使能量密度提高20％。

此外，通過使用3D打印技術，可以將不存儲(chu) 能量的材料（即銅和鋁）的數量減少多達10％。可以獨立於(yu) 電極化學性質實現這些優(you) 點。

根據黑石技術有限公司首席執行官Holger Gritzka，結合迄今為(wei) 止在3D打印電池技術方麵的發展，這一發展為(wei) 固態電池的大規模生產(chan) 鋪平了道路。除了汽車工業(ye) 等主要市場之外，船舶應用和新型5G無線網絡還將受益於(yu) 3D打印固態電池可以提供的優(you) 勢。

特斯拉的首席執行官Elon Musk談過獲得下一代電池技術以及生產(chan) 這些電池所需的原材料的重要性。即使采用旨在減少所需電池材料量的新技術，Elon Musk 預計，下一代電池將使用更少的電池金屬（例如鈷），而使用更多的鎳和鋰。

實際上，隨著特斯拉與(yu) 大型汽車製造商的加盟，對所有這些金屬的需求可能會(hui) 顯著增加，目前大型汽車製造商也開始推出其首批電動汽車，並計劃為(wei) 其所有汽車係列電動化。

黑石資源公司開發並測試了3D打印電池，該電池在電池密度、充電周期和成本方麵均取得了顯著改善。這家瑞士公司還開發了一種工作流程，可使用專(zhuan) 有的電池打印技術在2021年以各種形狀或形式批量生產(chan) 這些電池。

在開發和測試了這項技術之後，黑石資源公司準備邁出下一步。為(wei) 了通過這種3D打印技術獲得最高的效率和最大的利用，該公司計劃生產(chan) 3D打印的固態電池。

這可能會(hui) 改變固態電池的發展，自動化3D打印生產(chan) 過程可以節省多達70％的用於(yu) 生產(chan) 固態電池的傳(chuan) 統資本支出。固態電池也更安全，因為(wei) 它們(men) 不使用對環境更有害的易燃液體(ti) 電解質。

目前根據3D科學穀的了解，黑石德國開發的首批固態電池原型已經過測試。該公司計劃在不久的將來將這些固態電池進行批量生產(chan) 。

這些電池原型的生產(chan) 將證明黑石資源公司可以3D打印大量生產(chan) 所需的電池複合材料、外殼和固態電解質。

除黑石集團外，現在還有眾(zhong) 多競爭(zheng) 公司爭(zheng) 相將下一代電池技術推向市場。在提供下一代技術（包括固態電池和新的先進製造技術）方麵，這些公司可能會(hui) 擊敗特斯拉。對於(yu) 特斯拉來說，這應該不是一個(ge) 問題，因為(wei) 特斯拉擁有大量的資本，並可以通過有針對性的收購迅速加快步伐。

風雲(yun) 際會(hui) 的新能源

根據3D科學穀的市場觀察，在國內(nei) ，此前，蘇州大學能源學院教授孫靖宇與(yu) 中國科學院院士、北京大學教授劉忠範團隊構建出3D打印硫正極，並獲得了具有高倍率性能和高麵容量的鋰硫電池。相關(guan) 技術還可推廣到其他新興(xing) 的儲(chu) 能設備，為(wei) 發展新型、高效、規模化的電極構築方法提供重要借鑒。相關(guan) 研究成果近日發表在國際能源領域高水平期刊《納米能源》雜誌上。

近年來，為(wei) 了提高活性材料硫的利用率、改善鋰硫電池的電化學性能，科研人員進行了大量探索性研究，努力尋找適合的硫宿主材料、黏合劑以及電解質。

雖然這些領域目前都取得了許多研究進展和成果，但大部分鋰硫電池體(ti) 係仍存在硫負載量低、麵容量低、電解液使用過量等問題，遠遠不能滿足實際應用和商業(ye) 化要求。

已有相關(guan) 研究表明，導致現行鋰硫電池能量密度不足、電池循環壽命短的重要因素之一就是多硫化物的“穿梭效應”。

劉忠範和孫靖宇團隊長期關(guan) 注並開展烯碳能源材料及應用技術研究。近年來，他們(men) 從(cong) 3D打印技術中找到了新的突破思路和啟示。

3D打印技術具有諸多優(you) 勢，如有助於(yu) 構建具有多級孔結構的自支撐無集流體(ti) 電極，並利於(yu) 離子和電子的快速傳(chuan) 輸。3D打印技術通過控製打印層數實現控製電極材料負載量，突破了常規塗覆法製備電極的厚度限製，從(cong) 而可獲得具有高單位麵容量的電池係統。在實際應用方麵，可滿足定製化和規模化儲(chu) 能器件的構築需求。

然而，麵向能量存儲(chu) 應用領域的3D打印技術目前仍存在許多關(guan) 鍵瓶頸，比如電極的打印精度對設備配置提出更高的要求、打印墨汁的製備工藝亟待係統探索，以及缺乏規模化印刷裝備等。