3.石墨烯3D实验室成功打印出3D打印电池

　　日前，石墨烯（Graphene）3D实验室对外宣布其利用3D打印技术成功打印出3D打印电池，该电池作为结构性多功能电池，其有着巨大的应用潜能。其中，Graphene3D实验室是一家集研发、生产以及销售于一体的3D打印公司，其产品主要采用的是Graphene自主研发的纳米复合材料，同时其产品种类也非常丰富。Graphene3D实验室所采用的3D打印技术主要包括熔丝制造技术，通过利用该技术其成功研发打印出了一种石墨烯电池。

　　Graphene3D实验室通过将石墨烯纳米薄片与熔丝制造的热塑性塑料相融合，从而最终形成了具有良好导电性能的3D打印丝极。Graphene3D实验室表示，目前3D打印技术一般需要对电池的不同组成部件分别进行单独打印，例如电池所采用的阴极、阳极以及电解质等均需要单独打印。而一台可以进行多种材料同时打印的3D打印机可以大大简化电池的3D打印过程，在一次打印过程中就可以完成整个电池的打印工作。

　　以上多功能结构电池一经推出便吸引了大量研发团队的关注，其中就包括沃尔沃汽车公司、美国高级研究计划局-能源部等。同时，美国高级研究计划局-能源部还耗资875万美元分别奖励了4个相关的3D打印研究项目。此外，以上多功能结构电池研发项目的主要目的就是为车辆电池提供一种具有革命性意义的电能存储方案。该多功能结构电池研发项目被称之为"RANGE"项目。Graphene3D实验室目前已经就以上3D打印电池所涉及到的新材料创新和新方法向美国专利局和商标局提交了临时的专利申请。

　　点评：3D打印+石墨烯=新型电池，这个方程式包括了如今最受热捧的两个概念，即3D打印和石墨烯。阴极、阳极以及电解质多种材料同时打印，很好的压缩了整个工序，再加上石墨烯超级材料的特性，提高电池能量密度的同时有利于大规模生产，给电动汽车产业带来了革命性的希望。3D打印石墨烯电池无疑是2014年锂电池业界最耀眼的技术进步。

　　4.石墨烯+硅材料锂电池充电速度快16倍

　　加州大学河滨分校的一组研究人员开发出了一种新架构的硅阳极，应用在锂电池中可以使充电过程快16倍。新的设计构建于3D结构的锥形碳纳米管材料之上。可以使电池比原来轻40%，却能携带比原来多60%的电量，将使充电速度快16倍左右。

　　由于锂电池被广泛应用，人们也对之进行大量的研究改善它们的性能。寻找"完美"的电极材料的研究从未停止过。在商用领域目前的阳极多由石墨碳制成，每克能携带370mAh电量(370mAh/g比容量)。而如果用碳纳米管制成阳极，可以使性能翻三倍左右，达到1000mAh/g比容量。而更进一步研究发现，硅是更好的电池阳极材料。因为它具备4200mAh/g比容量。相比目前商用的电池，提供了10倍以上的性能。而直接使用硅阳极并不能在现有的锂电池结构内正常工作。由于硅和锂会在电池内部发生反应，它会膨胀到4倍正常的大小。

　　现在，加州大学河滨分校的研究人员已经开发出一种新的架构来将硅应用在锂电池的阳极上。不仅能够使单位重量材料携带更多电量，同时能让充电速度快16倍左右。研究人员首先构建了一层石墨烯薄片，并在此基础上使用柱状碳纳米管构建了柱状的纳米结构。最后他们使用温和的电感耦合等离子体使之柱状纳米管变成锥形结构，最后他们将非晶硅沉积在上面。

　　应用这种结构的阳极的锂离子电池在快速充放电循环中也表现出了极高的稳定性，阳极能达到1954mAh/g(是传统阳极的五倍性能)。在230次充放电循环后仍保留有1200mAh/g的比容量。这种电池技术如果能够批量生产，相信对智能手机和电动汽车行业的影响都十分巨大。

　　点评：提高电池的能量密度，实现闪充始终是锂电池研究的热门，相比于3D打印石墨烯电池来说，这种石墨烯加硅材料的电池还是处于研发阶段，不过还是从其优越的性能表现可以看出该技术的广阔的应用前景，充电速度快16倍、性能提升10倍以上，这真是值得令人尖叫的技术，拭目以待该技术的商用。这项技术算是在电极材料方面取得的最新进展，那么众所周知锂电池电解液也是电池的重要组成部分，这方面今年有什么新进展呢？