尋找新的和改進的鋰電池電極已經出現了許多有希望的可能性。這些涉及將硅置于石墨烯“牢籠”內，開發微小的納米線，并開發出SiliconX等新材料。3D打印也已成為可能的一種途徑，因為它可用于生產具有多孔結構的電極，為電解質滲透提供額外的通道，從而產生更好的電池容量。目前，最佳結構被稱為叉指幾何，但正如卡內基梅隆大學機械工程副教授Rahul Panat所說的那樣，它有一個上限。

“叉指幾何形狀確實是多孔的，確實允許電解質通過通道，”Panat告訴New Atlas。“然而，它是一種2D結構，只能通過擠壓打印擴展到3D，并且它的制造方式有限。”Panat和一組機械工程師開發了一種新的3D打印方法，克服了這一限制，并允許任何尺寸的微晶格架構。它涉及使用正確的表面和慣性力將精確尺寸的微量液滴噴出，使液滴能夠以允許形成復雜3D結構的方式粘附。

“由于這種方式，印刷的液滴粘附在支柱上而不是從支柱上脫落，”Panat表示。“然后壓板加熱去除溶劑，使得柱子準備好接收下一個含有銀納米粒子的液滴。這是一個非常快速的過程，一直持續到形成完整的晶格。人們此前沒有使用這種機制來制造電池。我們開發了這種機制，并且正在申請專利。“

當用作鋰離子電池中的電極時，所得的微晶格結構表現良好。該團隊在實驗室進行了一系列測試，發現與標準電池電極相比，格子電極的比容量增加了四倍（單位質量的mAh容量），面積容量增加了兩倍。它們在40個電化學循環后保留其復雜的晶格結構。

“我們將尋求嘗試不同的電極材料，并探索通過多噴嘴系統擴大生產規模，”Panat解釋道。“此外，可以增加加熱速率，以縮短微滴的蒸發時間，從而加快工藝流程。我們希望與行業合作伙伴和投資者合作，為未來的商業化提供資金。”

該研究發表在《Additive Manufacturing》雜志上。

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