港理工徐宾刚Small Methods: 用于固态储能的3D打印

对电化学装置的需求推动了设计和制造可靠的固态电化学储能装置 (EESD) 的前沿研究。3D打印是一种精确且可编程的逐层制造技术，在构建先进的固态 EESD和揭示内在电荷存储机制方面引起了极大的关注。它为固态储能领域提供了全新的机遇，也带来了一些挑战。

在此，香港理工大学徐宾刚教授等人重点关注用于固态储能的3D打印主题，它弥补了先进制造与未来EESD之间的差距。

本综述从简要介绍开始，然后重点介绍3D打印原理，其中回顾了3D打印的基本特征和固态储能的关键问题，总结了3D打印固态EESD的最新进展，包括固态电池和固态超级电容器。

3D打印促进了固态电池的新发展，其材料组成、内部微观结构和外部几何形状可以很容易地进行调节。重要的是，3D 打印的固态电池/超级电容器通常具有很高的电化学性能和耐用性。

图1. 3D打印固态锂金属电池示例

最后，作者还提供了关于3D打印固态EESD的进一步开发的结论和观点：

（1）当前3D打印固态EESD的类别仍然不足，如固态Li-O₂电池和Na-O₂电池很少通过3D打印构建；

（2）应进一步分析、探索和优化更多的3D打印工艺，以实现高效的固态储能；

（3）开发更多关于混合固态EESD（电池+超级电容器）的3D打印研究；

（4）3D打印固态EESD的潜在电荷存储机制仍然很少被研究，这在很大程度上阻碍了对充放电过程中的电化学反应机制的全面理解。

图2. 3D打印超级电容器示例

3D Printing for Solid-State Energy Storage, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100877

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