根據3D科學谷的市場了解，3D打印技術自誕生以來，已經應用到醫療、軍工、航天、汽車、電子等各個領域。此外，其在鋰離子電池、鋰氧電池、鋅離子電池等儲能體系中也得到了初步應用。

近日，瑞士公司Blackstone Resources-黑石資源憑借其專有的3D打印-增材制造技術（用于打印鋰離子固態電池）取得了一系列重要的里程碑。

黑石資本

或是新的范式轉移？

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投資于下一代電池技術。這包括獲得專利的3D打印技術和對電池批量生產的研究，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

與使用液體電解質的傳統電池設計相比，根據3D科學谷的了解，黑石技術的3D打印工藝具有明顯的優勢。這些措施包括顯著降低成本，提高電池尺寸的生產靈活性以及使能量密度提高20％。

此外，通過使用3D打印技術，可以將不存儲能量的材料（即銅和鋁）的數量減少多達10％?？梢元毩⒂陔姌O化學性質實現這些優點。

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

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，隨著特斯拉與大型汽車制造商的加盟，對所有這些金屬的需求可能會顯著增加，目前大型汽車制造商也開始推出其首批電動汽車，并計劃為其所有汽車系列電動化。

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

在開發和測試了這項技術之后，黑石資源公司準備邁出下一步。為了通過這種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3D打印的固態電池。

這可能會改變固態電池的發展，自動化3D打印生產過程可以節省多達70％的用于生產固態電池的傳統資本支出。固態電池也更安全，因為它們不使用對環境更有害的易燃液體電解質。

目前根據3D科學谷的了解，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。

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

除黑石集團外，現在還有眾多競爭公司爭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制造技術）方面，這些公司可能會擊敗特斯拉。對于特斯拉來說，這應該不是一個問題，因為特斯拉擁有大量的資本，并可以通過有針對性的收購迅速加快步伐。

風云際會的新能源

根據3D科學谷的市場觀察，在國內，此前，蘇州大學能源學院教授孫靖宇與中國科學院院士、北京大學教授劉忠范團隊構建出3D打印硫正極，并獲得了具有高倍率性能和高面容量的鋰硫電池。相關技術還可推廣到其他新興的儲能設備，為發展新型、高效、規?；碾姌O構筑方法提供重要借鑒。相關研究成果近日發表在國際能源領域高水平期刊《納米能源》雜志上。

近年來，為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系仍存在硫負載量低、面容量低、電解液使用過量等問題，遠遠不能滿足實際應用和商業化要求。

已有相關研究表明，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”。

劉忠范和孫靖宇團隊長期關注并開展烯碳能源材料及應用技術研究。近年來，他們從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勢，如有助于構建具有多級孔結構的自支撐無集流體電極，并利于離子和電子的快速傳輸。3D打印技術通過控制打印層數實現控制電極材料負載量，突破了常規涂覆法制備電極的厚度限制，從而可獲得具有高單位面容量的電池系統。在實際應用方面，可滿足定制化和規模化儲能器件的構筑需求。

然而，面向能量存儲應用領域的3D打印技術目前仍存在許多關鍵瓶頸，比如電極的打印精度對設備配置提出更高的要求、打印墨汁的制備工藝亟待系統探索，以及缺乏規?；∷⒀b備等。