近日，英國曼徹斯特城市大學(xué)、切斯特大學(xué)以及中國中南大學(xué)的一項合作研究向大家展示了如何用石墨烯基PLA（8%的石墨烯）制造儲能裝置。這項研究證明可用一種更簡單、更便宜的方式來制造充電電池。

充電電池的原理

鋰離子電池是數(shù)碼相機、無人機和手機中常見的移動電源組件。電池由正電極（見下圖左側(cè)）和負電極（見下圖右側(cè)）組成。

供電時，正鋰離子天然被對面的負鋰離子吸引而向它們移動。最終，負電極變得100%飽和而不再能容納正離子，此時電池也就沒電了。再次充電時，一股電流會通過集電器，從而迫使正電極返回到另一側(cè)。

一種更簡單的解決方案

合作研究中的3D打印圓盤電極（3DE）簡化了上文介紹的鋰離子設(shè)置，因為它們不需要集電器，同時也不需要在打印后進行進一步的后期生產(chǎn)或固化。它們的打印材料為石墨烯3D實驗室（Graphene 3D Lab3D）公司的摻有石墨烯的BlackMagic3D線材。

3DE的打印過程

這些3DE構(gòu)成一層獨立陽極中的一層，獨立陽極一共有六層，一旦六層疊合在一起，這些獨立陽極就可以成功地用在鋰離子電池內(nèi)部。

這些陽極還有另外一項可貴的功能：產(chǎn)生氫氣，這通常是昂貴的鉑電極才能做到的事情。雖然產(chǎn)生氣體的效率沒有鉑那么高，但3DE在析氫反應(yīng)（HER）中顯示出“出乎意料的高催化活性”。這項研究已經(jīng)發(fā)表在《Nature in Scientific Reports》雜志上。

為什么生產(chǎn)不同的電池？

隨著世界各地正在越來越多地使用可再生能源，對儲能設(shè)備的需求在增加。電池的設(shè)計和材料具有更大的靈活性能增強可再生能源的整體可持續(xù)性。哈佛大學(xué)的Jennifer Lewis研究小組也3D納米打印了用于微型設(shè)備的微型電池。

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