专访高能数造王世明:3D打印为下一代电池提供制造新途径 

3D打印新闻 /[访谈]
发布时间: 2022-09-16 22:29
3D打印电池产业未来将是动力电池行业的下一个风口,但目前也面临着非常大的挑战。谁能真正实现3D打印电池批量化生产,完成商业化布局,谁就能在全球电池企业市场头部占有一席之地。
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高能数造团队合影

今天有这样一家成立于2021年的初创企业,由西安交大长春3D打印中心孵化,刚成立不久就获得数百万人民币的种子轮投资。本期3D打印专访,我们邀请到了高能数造(西安)技术有限公司创始人兼CEO王世明。通过与他的对话,我们了解到目前3D打印电池的发展现状及未来的市场前景。
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高能数造创始人兼CEO王世明

“高能数造”即通过3D打印为主的“数”字化制“造”技术,让电池变得更“高能”。公司专注于动力电池数字化3D打印技术的研发与产业化,拥有自研的Top-e电极创新设计系统、3D打印电池技术和基于3D打印技术的数字智造解决方案。

以下是这次访谈的记录,由资源库编辑发布。

资源库:3D打印是如何实现电池制造的?又有什么优势?

王世明:浆料挤出层叠技术(SEL)是高能数造针对电池研制用户的专业需求而自主开发的3D打印电池技术,通过从打印喷嘴中挤出具有剪切变稀性质的电池浆料并进行层层堆叠后构筑出预先数字化设计的三维电极。
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高能数造的电池专用3D打印设备 - S200BH

与传统的电池涂布叠片技术相比,它有4大优势:

1,安全性能更高,全极耳电极结构、晶格微孔电极结构使电芯内部散热性更好,同时全固态电池无自燃风险;
2,能量密度更高,可以实现更高的面负载密度和更大纵横比的3D电极,使得面能量密度和体积能量密度都更高;
3,制造成本更低,可以显著减少集流体、溶剂等材料浪费,还能减少辅助制造设备的投入,从整体上来看,成本更低;
4,灵活定制结构,电池的几何形状更自由,能够适配产品,而不是强迫产品适应传统的电池,3D打印电池将成为产品结构的一部分。

资源库:我国动力电池产业链布局日趋完善,为什么还需要用3D打印?

王世明:大家需要认识到新能源汽车的动力电池,现在也就是刚刚能用的水平,离真正的先进或者成熟还很远。电池本身是新能源汽车的重要组成部分,但是把它制造出来却要花很大的能耗。

电池行业需要引起大家重视,如果还按照目前现有的制造方式进行下去,动力电池的生产成本和生产能耗仍将是居高不下。目前主要应用的三元锂及磷酸铁锂电池,存在能量密度低、成本高、体积大等问题,这项技术还有进步的空间,无论是从材料上还是制作方式上都需要进行更多的创新。

而下一代电池不一定还是液态锂离子电池,它可能是固态电池或者其他电池,但极有可能是无法通过现在的工艺制作出来,而3D打印作为一种新方式,将为下一代电池研制提供一种有效的制造途径。

资源库:目前3D打印电池处于什么发展阶段?国内外如何看待这项新技术?

王世明:3D打印电池还处于一个比较早期的阶段,目前国内主要还是被用在新电池的创新研发上,未来2-3年,相信在动力电池和固态电池上会有比较大的应用突破。

3D打印电池技术上还有很多问题需要解决,因为除了3D打印本身要考虑的结构,尺寸,力学性能等等因素;它还要适应材料,需要考虑到不影响电池的化学性和电学性。
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高能数造3D打印的全极耳圆盘电池

当这些问题都解决了,加上后处理工序简单,同时每一批电池的型号相同,最终3D打印电池走向量产的可能性将更大。

目前,中国的动力电池产业链已经非常发达,国外想要赶超很难。但是国外已经有多家类似6K这样的创新型公司正在通过3D打印的方式去开发电池,想要实现弯道超车,同时政府也更加重视这种新的制造工艺,相关企业创新的动力也更强。

而我们自身可能因为动力电池产业做得很强大,反而认为现在是一个成熟的状态,导致国内电池产业链上的企业危机意识似乎并不强,压力没有那么大,对变革也没有强大的需求,反而是很多科研机构对于新制造技术比较感兴趣。

资源库:高能数造的自我定位是什么?未来又有哪些发展规划?

王世明:其实电池厂最终需要的是一条制造电池的数字化制造产线,而不是单台的设备。所以,我们要做的是给客户生产电池提供包括3D打印设备在内的整条生产线和完整的解决方案。

接下来3年内的发展计划是:今年年底之前推出高效率、可量产电池的3D打印设备;明年年中,将制造出新一代的3D打印电池,做进一步的产品验证,明年年底,将建成生产电池的示范线;后年,我们将完成整个3D打印电池的生产线并将其推向市场。

另外,如果企业暂时不需要自己搭建生产线,我们也可以提供代生产服务,帮助他们进行新型电池或者定制电池的快速研发。

最后,王世明表示,不管是做电池还是做3D打印,各个行业都需要有积极主动的创新精神;需要有自我变革的动力,而不只是关注,加强创新才能取得更快的进步。

未来我国动力电池产业肯定是会向低碳化、智能化方向发展,而除了电池结构和材料体系上的创新,3D打印这一全新的制造方式也将改变传统的电池生产模式。
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