成大材料系創新研發 3D列印電池令人驚喜

成大功大學材料教授洪飛義(左二)、呂傳盛(左一)團隊,已在實驗室具體呈現3D列印電池。(圖/成大提供)

記者林悅南市報導

3D列印無所不印,但電池也可印,未免太跳Tone!不過,這並不是創意發想而已,成大功大學材料系教授洪飛義、呂傳盛教授團隊已在實驗室具體呈現;3D列印電池不僅簡化製程,且體積小、更重要是效率提高,電池的電容量增加、充放時間短等令人欣喜的優點

電動汽、機車電池體積大又重,製程繁瑣費時,10多年來製程都沒有太多改變,近年來3D列印夯,其具有的省時、省耗材、迅速等特性,帶給洪飛義、呂傳盛教授新發想,以3D列印電池。

目前電動汽、機車電池其關鍵電極製程至少4道工序,分別爲粉末合成、粉末添加黏結劑並攪拌、粉末塗覆與壓延、烘烤,前後費時約24小時

3D列印電池,利用飛秒雷射融化合成的粉末,攝氏溫度上萬度的飛秒雷射在融合過程,將粉末添加黏結劑並攪拌、粉末塗覆與壓延、烘烤等3道工序一次搞定,原本4道工序簡化爲2道(粉末合成+直接列印),只需3分鐘;更令研究團隊驚喜的是,合成粉末經雷射融合,一併生成了有可增加電容量的「介金屬層」,傳統制程則需再添加額外物質,以增加電池的電容量。

洪飛義表示,3D列印電池因雷射融合生成的「介金屬層」,可有效提高電池的電容量,帶來充電快、體積小、重量輕等優點。堆疊是3D列印的特色,3D列印電池一樣可以堆疊,每一次堆疊,電容量也隨之增加,想要有多少電容量都可以自行堆疊與控制。

3D列印電池,不僅適合客製化,由於列印所需的時間很短,意味着大量列印電池的時間是有效率的,擺脫了3D列印不適合大量生產刻板印象

洪飛義教授、呂傳盛教授團隊研發,投入新興的鎂電池研究多年,3D列印電池也選擇以鎂粉爲電池負極材料,利用3D列印堆疊兩層鎂粉合成粉末,電池電容量可達600mAh/g以上,而採一般製程的鎂電池,電容量爲500mAh/g。改以3D列印鋰電池,堆疊兩層的電容量爲200mAh/g,一般製程的鋰電池其電容量爲155 mAh/g。

團隊經過多次的實驗確認,3D列印電池能夠提高電容量,若是採用鎂粉3D列印電池,與鋰、錳、鎳等一般製程的電池相比,其電容量最高可提高3倍。