3Dプリントが固体電池製造に革命をもたらす方法

新しいタイプの電池技術として、全固体電池にはさまざまな利点があります。従来の液体電池と比較して、全固体電池は固体電解質を使用しているため、液体電解質の漏れや燃焼、爆発などの危険な状況を効果的に回避できます。第二に、全固体電池はエネルギー密度が高く、耐用年数が長くなります。

全固体電池は、次世代電池技術の重要な方向性として、常に製造難易度の高さやコストの高さなどの問題に直面しており、まだ産業化を待つ段階にあります。そのため、大手電池メーカーは材料や技術などの面で積極的に解決策を模索しています。

3Dプリンティング技術は破壊的な製造技術として、さまざまな分野で広く利用されてきました。バッテリー業界では、3D プリント技術も登場し始めており、バッテリーの製造と開発に新たな機会をもたらしています。 3D プリンティング技術は、層ごとに積み重ねることで、固体電池のさまざまなコンポーネントを正確に製造し、迅速かつ柔軟な生産を実現します。

従来のバッテリーと比較して、3D プリントされた全固体バッテリーには次のような大きな利点があります。

1. 高い電極精度

バッテリー 3D プリント技術は、ミクロンレベルの製造制御機能の助けを借りて、10μm という極薄の誘電体フィルムと複合電極層の製造を実現し、全固体バッテリーインターフェースの最適化のための効果的な構造的基礎を提供します。

2. 高い製造効率

従来のバッテリーの製造プロセスでは通常、複数のステップと多くの手作業が必要ですが、3Dプリント技術により、バッテリーの製造を一度に完了できるため、製造効率が大幅に向上します。この技術により、複雑な内部構造と正確な寸法制御が可能になり、バッテリー製造の柔軟性と精度が向上します。

3. 高い安定性

3Dプリントで印刷された単一サンプルおよび同一バッチのサンプルは、均一性および一貫性に優れています。製造された電極または電池セルの性能は安定しており、前面および背面の印刷位置は正確です。両面電極および電極/電解質複合膜を迅速に製造できます。

4. パーソナライゼーションとカスタマイズのニーズ

3D プリント技術により、ユーザーのニーズに基づいてパーソナライズおよびカスタマイズされた設計と製造が可能になります。バッテリー分野では、これは、さまざまなデバイスや製品の特定の要件に応じて、バッテリーの形状、サイズ、性能などをカスタマイズできることを意味します。医療機器、スマートウェアラブルデバイス、航空宇宙などの特殊な業界やアプリケーションシナリオでは、3D プリントされたバッテリーが独自のニーズを満たし、より多くのアプリケーション領域を開拓することができます。

5. 簡単な操作

ヒューマンコンピュータインタラクションインターフェースは、印刷データのネットワーク転送をサポートし、オンライン印刷、印刷パラメータのリアルタイム監視と変更を実現し、バッテリーセルのワンクリック印刷を実現します。

6. 省エネ、環境保護、持続可能な開発

3D プリントバッテリーは比較的少ない原材料しか必要としないため、製造プロセスにおける廃棄物とエネルギー消費を大幅に削減できます。従来のバッテリー製造と比較すると、エネルギー消費と炭素排出量が少なくなります。また、3Dプリントバッテリーは材料利用の面でまだ課題を抱えていますが、技術が進歩するにつれて、より効率的な材料利用が実現し、環境への影響をさらに低減できると考えられています。

7. 新たな応用分野の推進

3D プリントバッテリーの市場見通しは、新たな応用分野によって推進されています。ポータブル電子機器、スマートホーム、電気自動車、再生可能エネルギーに対する人々の需要が高まり続けるにつれて、バッテリーの寿命と性能に対する要件もますます高まっています。新しいタイプのバッテリー技術である3Dプリントバッテリーは、エネルギー密度が高く、充電速度が速く、安全性能が優れているという特徴があり、これらの新興の応用分野のニーズを満たすことができるため、幅広い市場見通しを持っています。

△高能デジタルが自社開発した3Dプリント電池設備。現在、国内外の多くの企業が3Dプリント技術を利用して全固体電池の開発を推進している。地元企業である高能源デジタル製造は、国内で最も早く3Dプリントバッテリー設備の産業化に注力し、それを開始した企業の1つです。独自に開発したバッテリー3Dプリント技術を頼りに、3世代の専用バッテリー3Dプリント設備を発売しました。

Gaoneng Digital Manufacturing は、新エネルギー電池の研究開発と製造の専門的なニーズに応えて、スラリー押出ラミネート (SEL) 3D 印刷技術を独自に開発し、独立した知的財産権を持つ多数の 3D 印刷認定特許を取得しました。

SEL付加製造技術と電池スラリー専用3Dプリンティング電池デジタル製造装置により、複雑な形状の電池や独自に設計された3D構造の電池を迅速かつ低コストで製造することができ、微多孔厚電極、マイクロ電池、全固体電池の実際の電池製品への設計をサポートし、より高性能な電池の開発・製造を実現します。

Gaoneng Digitalが独自に開発した3Dバッテリー印刷装置は、10μmレベルの高精度と高い設計自由度の条件下で、全固体バッテリーの統合インテリジェント製造を実現できます。この装置は材料の適用範囲が広く、電池材料の特別な改造や調整を必要とせず、さまざまな材料を直接使用して統合電池製造を行うことができます。革新的な構造設計により、10ミクロンの精度で微細に整列した多孔質電極構造の設計と製造が容易に実現され、全固体電池の固体-固体界面が改善され、電池性能が効果的に向上します。

さらに、この装置は正極と負極の材料の違いに応じて異なる電解質層を印刷することができ、段階的な電解質層の効率的な製造を実現します。この方法により、全固体電池の大きな固体-固体界面インピーダンスの問題が解決されるだけでなく、電解質スラリーを電極層の表面でその場で固化させて、しっかりと結合した固体-固体界面接触と連続的なイオン伝送経路を形成できます。

現在、3Dプリント全固体電池製品はまだ実験・研究段階にあり、産業化には依然として大きな課題が残っています。

1. 材料の選択：高性能な全固体電池を製造するには、適切な固体電解質と電極材料を選択する必要があります。現在利用可能な材料の選択肢は比較的限られているため、バッテリー性能と印刷可能性の間でトレードオフが必要になります。

2. 製造プロセス：全固体電池の製造プロセスは従来の電池よりも複雑で、特殊な設備と厳しい操作要件が必要です。全固体電池の正確かつ効率的な製造を実現するためには、現在の 3D プリンティング技術をさらに開発する必要があります。

3. 安全性と安定性: バッテリー技術として、安全性と安定性は重要な要素です。全固体電池の安全性能は十分に検証され、保証される必要があります。さらに、全固体電池は、実用化のニーズを満たすために、長いサイクル寿命と安定した性能を備えている必要があります。

4. コストと商品化: 現在、3D プリント全固体電池の製造コストは比較的高く、商品化には依然としていくつかの課題があります。

上記の問題に対応するため、高能デジタル製造は最近、新世代の全固体電池3Dプリントインテリジェント製造パイロットラインを立ち上げました。このラインは、3Dプリント技術を画期的な方法で電池製造分野に適用し、全固体電池のデジタル製造に創造的なプロセスパスとインテリジェント設備ソリューションを提供し、さまざまな規模の電池材料の迅速な検証とテスト、および全固体電池の工業生産のニーズを満たしています。

高能デジタル製造は、電池材料と構造設計の研究開発ニーズに焦点を当て、電池製造プロセスにおける複数のプロセスノードをインテリジェントに統合し、スラリー調製、電池セルの3Dプリント準備、ポールピースの圧延、ポールタブの溶接、電池のパッケージングから高精度の打ち抜きまで、電池プロセス全体の統合インテリジェント製造を実現しました。また、ワンクリック完成品フルプロセスソリューション、モジュール設計、柔軟な統合を顧客に提供し、スラリー調製から電池セルまでの高精度なマルチマテリアル統合製造を効率的に実現し、研究とテストの時間を大幅に節約し、軽量で迅速な生産を実現します。

【全固体】高エネルギーデジタル電池3Dプリント装置はマルチノズルシステムを統合し、全固体電池のin-situ連続積層製造を実現します。

【高精度】超高製造精度で、10ミクロンの精度を実現。

[優れたインターフェース] 3D構造電極のインテリジェントな製造をサポートし、電極インターフェースの最適化を強力に保証します。

【幅広い材料】幅広い材料適応性により、さまざまなシステムバッテリー材料を使用して、高精度で安定した製造を実現できます。

【高効率】製造工程を簡素化し、バッテリー製造の難易度を大幅に低減し、バッテリー材料の検証と小ロットの急速生産を効率的にサポートします。

高能数値製造（西安）科技有限公司は、新エネルギー電池の製造に注力している企業です。2021年から正式に新エネルギー電池3Dプリントの分野に参入しました。

Gaoneng Digital Manufacturing は、世界の新エネルギー電池 3D 印刷技術のフロンティア探検家およびリーダーとして、スラリー押し出し積層 (SEL) 積層製造技術を独自に開発し、ユーザーのニーズに応じてカスタマイズできる電池専用の 3D プリンターの発売に成功しました。この技術により、複雑な形状や独自に設計された 3D 構造を持つバッテリーを低コストで高効率に製造することが可能になります。

Gaoneng Digital Manufacturing は、中国で初めて 3D プリントバッテリー機器に注力し、産業化を実現した企業として、新エネルギーバッテリー製造業界に、より効率的でインテリジェントなソリューションを提供することに取り組んでいます。

新エネルギー電池の3Dプリント分野におけるGaoneng Digitalの技術革新は、電池製造プロセスのさらなる発展を促進し、新エネルギー電池業界に、より効率的で革新的なソリューションを提供します。新エネルギー電池市場が拡大し続け、需要が増加する中、Gaoneng Digitalは自社の技術力を強化し続け、製品の性能を継続的に向上させ、世界のエネルギー変革と持続可能な開発にさらに貢献していきます。

情報元: High Energy Digital

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