目前，哈佛大学、马里兰大学，北京大学、南京邮电大学等诸多研究机构对于 3D 打印技术在锂离子电池片生产方面开展了广泛实验，实验内容包括各种正负极材 料和 3D 打印技术，实验的 3D 打印技术有直接墨水书写（DIW），熔融沉积建模 （FDM），喷墨打印（IJP），气溶胶喷射打印（AJP）和立体光刻（SLA）等，取得 了相当多的进展，其中很多成果已经开展了商业化和专利申请。

在以上的实验中，墨水直写打印（DIW）由于其普适性和工艺上的简洁性，是最 适合打印锂离子电极浆料的工艺，低温直写 3D 打印是对 DIW 工艺进行了进一步 的升级，也是目前商业化最快的工艺。它在原有的设备上增加了低温成型室， 这可以加速浆料的凝固从而获得更优的打印线型。

使用低温直写 3D 打印能够制 造出三维锂离子电极结构，并且通过低温直写与真空冷冻干燥能够在电极内部 制造孔洞，使得正负极的比表面积增大增加锂离子的传导速率，改善传统锂离 子电池能量密度与功率密度的矛盾，大大简化了工艺流程，电极仅需要进行打 印后真空冷冻干燥就可制得。 

电池形式决定生产方式、生 产方式决定工艺设备，由于全固态锂电池的特性，可以全部使用粉体进行生产，和 3D 打印技术非常契合，3D 打印技术有望成为技术主流，这将极大改变锂电池 的现有生产工艺和设备。

全固态锂电池被认为是解决锂离子电池的安全问题和能量密度限制最有前途的 解决方案，也被公认为是锂电池的终极形态，最终可能会实现对现有液态锂电池 的全部取代。

全固态的电池形态决定了全新的生产方式和设备，3D 打印技术将 会大放异彩，其一体化和低成本的优势有望加速固态电池时代的到来，对当前的 电池生产技术而言，是一场颠覆性的革命，而对全球的生产厂商而言，则是弯道 超车的最佳机会。

国内外 3D 打印锂电池技术进度

 “这种颠覆性技术是改变这个行业唯一可行的方法”。 

 目前，对于 3D 打印锂电池技术，包括瑞士的黑石资源公司（Blackstone Resources AG），美日本的 Sakuu 公司、美国的 6K Energy 等海外玩家纷纷入局， 开拓了固态电池，钠离子电池，燃料电池等多个领域的应用，希望实现对中国电 池方面领先优势的弯道超车。 

瑞士的黑石资源公司 

2020 年 11 月，来自瑞士的黑石资源公司在德国德贝恩镇萨克森州开设了第一 家 3D 打印电池生产工厂，打响了 3D 打印电池工业化生产的第一枪。2021 年 4 月，其子公司 Blackstone Technology GmbH 对外宣称已成功打印并测试了首款 可工作的固态电池。2021 年 12 月 7 日，黑石资源公司在线上发布会上宣布首 个大规模 3D 打印锂电池工厂将开工生产。2022 年 3 月，黑石资源公司宣布， 预计最早于 2025 年将 3D 打印的钠离子电池商业化。 

英国 Photocentric 

 2020 年 9 月 15 日， 3D 打印机和材料制造商 photocentric 宣布成立 3D 打印电 池研究部门，致力于开发环保的 3D 打印电池，并表示会持续加大投资力度，优 化 3D 打印燃料电池在汽车中的应用。 

 日本 Sakuu Corporation 

 2022 年 3 月，电池 3D 打印专家 Sakuu Corporation 宣布其在锂电池开发方面 达到了新里程碑，实现了 800Wh/L 的基准能量密度，远高于目前市场常见锂电 池 500-700Wh/L 的能量密度，第二代全 3D 打印固态电池有望在 2023 年开始出 货。2021 年 10 月，Sakuu 完成了一轮 6200 万美元的融资，将被用于推出其第 一代固态电池，并研制第二代电池 3D 打印机。Sakuu 采用 3D 打印方式生产的 电池，目前该公司已经建立了一个试点电池 3D 打印的生产线。

 美国 6K Energy 

2021 年 9 月，美国初创公司 6K Energy 公司获得 5100 万美元 C 轮融资，以支 持其电池开发中心建设，全部完成后融资总额将达到 1.5 亿美元。6K 是一家 3D 打印材料研发商，并拥有一种名为“UniMelt 系统”的 3D 打印生产工艺。2022 年 1 月，6K 公司与全球化学品公司 Albemarle Corporation 签署了一项联合开 发协议，主要用于生产新型锂离子电池材料。这项合作将由 6K 的“UniMelt 系 统”技术来实现。6K 的 CEO 亚伦·本特强调，得益于 3D 打印技术，6K 是唯一 一家能以低于亚洲（生产商）的成本生产电池材料的公司。“这种颠覆性技术是 改变这个行业唯一可行的方法”。越来越多的人相信，除非出现“颠覆性技 术”，否则没有哪个公司能打破被“巨头”把持的动力电池行业竞争格局。 

美国能源部

 2022 年 7 月，据外媒报道，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)与 Ampcera 电池 材料公司合作开发无溶剂激光粉末床融合(L-PBF)添加剂制造技术，用于制造 3D 结构锂电池正极。美国能源部先进制造办公室(Advanced Manufacturing Office)为该项目提供了 150 万美元资金。LLNL 和 Ampcera 之间的合作，将加 速 L-PBF 添加剂制造技术的开发和商业化，用于制造高性能锂电池。Ampcera 公司首席技术官 Hui Du 表示：开发出 3D 结构正极后，预计研究人员将把该技 术扩展至负极设计，并进一步拓展其在全固态锂金属电池中的应用。这种电池 具有更高的能量和功率密度。

“中国的 3D 打印电池产业比海外晚了大约一两年” 

交大高能科技有限公司

 国内方面，长春交大高能科技有限公司有自主研发的 3D 打印电池技术和基于 3D 打印技术的数字智造解决方案，以通过 3D 打印来革新电池正负极制造环节。2021 年 12 月，交大高能获得“一种用于复合材料的锂离子电池正极 3D 打印设备”的 专利授权。专利显示，交大高能 3D 打印技术以 DIW 为主。“中国的 3D 打印电池 产业比海外晚了大约一两年，6K 等公司已经结束中试阶段了，即将量产”，交大 高能创始人王世明说：“作为全球 3D 打印电池技术的创导企业和动力电池制造 过程的变革者，交大高能未来三年的估值有望达到 100 亿以上。交大高能的愿景 是通过数字智造赋能碳中和事业”。 

我国在 3D 打印锂电池技术方面须加快布局，以在下一个时代保持领先。 

 当下我国在锂电池领域的领先程度让国外以现有技术竞争毫无优势，因而国外在 颠覆性技术方面研究布局更为激进，以期弯道超车。总体来看，我国在 3D 打印 电池领域发展相对薄弱，而欧洲、美国的 3D 打印电池企业已经开始了大规模工 业化的道路。目前 3D 打印电池市场的酝酿期已经阶段性结束，正在接近爆发期 前夜。我国对于 3D 打印电池的技术攻关迫在眉睫，相关产出成果需要及时转化， 尽快步入商业化生产道路，迎接电池行业即将到来的挑战，以确保在下一个锂电 池时代持续领先。