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12/16 Research產業趨勢論壇

3D列印電池躍進 南韓成功開發集電體墨水材料

使用3D列印用金屬墨水材料製作電池過程。南韓化學研究院

電子產品型態越趨輕便、多元,電池型態也需要更加輕巧,近來3D列印製作電池的技術備受關注,近期南韓化學研究院(KRICT)傳出捷報,成功開發3D列印用電池材料,且原料來自價格低廉的鎳,有望廣泛用於物聯網(IoT)、感測器、穿戴裝置等輕便裝置。

韓國經濟引述KRICT消息,KRICT研究小組成功開發二次電池核心零件集電體的材料。

特別的是,3D列印用電池被譽為超級電容(EDLC)電池,其中便是搭載KRICT研究組開發的集電體材料。超級電容電池有結構簡單、壽命長等優點,適合應作為感測器、物聯網、穿戴裝置等尖端產品的驅動能源。

事實上,電池主要由集電體、電極、電解質構成,若想透過3D列印技術製造電池,就必需要有相應的3D列印墨水材料。在3D列印領域中,雖然電極、電解質材料研究相當活躍,但集電體開發進度最為緩慢,雖然先前曾利用奈米碳管或或銀奈米纖維製作3D列印材料,但卻難以兼顧效能或電壓穩定性。

KRICT研究小組使用奈米與微米大小的鎳粒子,混合少量高分子材料,開發3D列印用金屬墨水材料,且顧全電池導電性、高電壓穩定性。

使用該墨水材料進行印刷,並在極短時間內(1/10萬秒)照光,就能讓墨水中奈米與微米大小的鎳粒子連接,強化導電性。同時,高分子材料產生光分解現象,鎳粒子將從其他粒子接收電子,產生還原反應,並在表面產生導電保護層,幫助維持高電壓穩定性。在超級電容電池的最高電壓(3V)條件下,依然能長時間維持穩定狀態。

特別的是,這項技術主要材料是鎳粒子價格低廉,且能調整墨水中粒子,控制墨水黏性,有利於製作各種形狀的電池。

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