新技術，未來電池可像牙膏一樣擠出來

    鋰電世界  如今的鋰電池，在蘋果等硬件公司的帶領下，潛能已被開發殆盡。作者采訪了施樂研究中心，研究者從擠牙膏的過程中獲得靈感，利用共同擠壓打印技術，由兩種材料和一種有機材料混合成糊劑。通過干燥基質步驟使得大多數有機物的揮發，只留下一個固體負極。相比傳統電池，這種可反復擠壓的充電電池能儲存多1／5的能量。

    20世紀70年代，在施樂公司Palo Alto研究中心，研究者們慵懶的躺在豆袋上搗鼓著一些發明，而這些發明將會引發即將到來的信息科技革命。電腦鼠標，圖標，windows操作系統，以太網以及激光打印機都誕生在這里。今天，那些豆袋已不復存在，研究中心也在10年前被分離出來作為一個附屬機構，但研究者們又一次進行著打印方面的實驗。這次，他們希望研發的科技能引發21世紀清潔能源領域的革命。

    帕洛阿爾托研究中心的硬件系統實驗室正在研發一種用于電動車的鋰離子電池，這種電池可比傳統電池多儲存20％的電量。制造能儲存更多電量的電池要求更大的負極以包含更多的鋰離子。然而，負極部分越厚，離子移動穿越的速度就越慢。這降低了電池的能量，導致加速緩慢。

    為了避免這種不利因素，帕洛阿爾托研究中心計劃使用兩種材料構建負極：一種使用密集材料，以優化存儲；另一種使用多孔材料，以加速電荷轉移。寬的存儲區域和窄的導電區域相交替，這樣就可以制造一個更大，能量更密集，但又不損失電量的電池。

    這種基本的概念在一段時間被人所接受。其技巧是制造足夠小的區域（存儲介質大概為100微米寬，導體為10微米左右）。一個典型的電動車電池的負極需要上萬個這樣交錯的指狀物。要精確制造出這樣微小的結構需要使用光刻技術，而這種技術成本高昂，不適合高速大量的制造大型電池。

    帕洛阿爾托研究中心的研究者給出的解決辦法從彩條牙膏中獲得靈感，這肯定會讓他們思想自由的前輩們印象深刻。該研究中心的新電池，由兩種材料和一種有機材料混合成糊劑，這種糊劑可被注入一個含有細小通道和管口的打印頭。打印頭再移動到一個金屬薄片上方，將糊劑條狀擠出，一條挨著一條排列，形成薄的條形列。

    在干燥糊劑基質的過程中，大多數有機物揮發，只留下一個固體負極。相比其它負極只有一種物質組成的同類電池，測試表明，這種可擠壓和反復充電的電池能儲存多1／5的能量。該實驗室的老板Scott Elrod說，現在帕洛阿爾托研究中心正在討論怎樣與可能最終生產這些新電池的公司進行合作測試。

    以這種方式打印電池負極只是一個開始?，F在該中心正同一家美國政府機構ARPA-E合作嘗試打印整節電池。ARPA-E是一家致力于創造先進能源科技的機構。打印整節電池要求5種糊劑——制造正負極各需要兩種，隔板一種。共同擠壓的方法也可以通過打印銀線（作用是將電流傳導出一塊電池）來提高太陽能電池的效率。和這種銀糊劑共同被擠出的是一種電池一經加熱就會被燒盡的材料。結果是，這樣的線僅有20微米而非50微米。由于細線投下的陰影更小，所以更多的日光可照到電池上。

    以這種方式制造的太陽能板現已投入生產，Elrod也已把目光投向了燃料電池，超級電容（一種儲藏電量的新奇方式），甚至催化轉化器都成了共擠壓制造的合適材料。就像激光打印一樣，共同擠壓打印可能不會成為一個家喻戶曉的詞語，但是老帕洛阿爾托研究中心那種創新精神猶存，施樂公司肯定會為此高興。