Der 3D-Druck hat sich zu einem beliebten Herstellungsverfahren für verschiedene Arten von Produkten entwickelt, und Batterien bilden dabei keine Ausnahme. Festkörperbatterien sind eine aufstrebende Technologie, die höhere Energiedichten als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien aufweist und das Potenzial hat, viele Bereiche des Lebens zu revolutionieren – von Unterhaltungselektronik bis hin zu Elektrofahrzeugen. Der 3D-Druck bietet eine alternative Methode für die Herstellung von komplexen Geometrien und Formen, die es ermöglicht, diese innovativen Designs umzusetzen.
Der 3D-Druck bietet viele Vorteile für die Herstellung von Festkörperbatterien, wie z.B. hohe Genauigkeit, schnellere Produktionszeiten, Designflexibilität und weniger Abfall. Das bedeutet, dass die Zellen schneller und mit höherer Präzision hergestellt werden können, ohne dass man sich Gedanken über Ausschuss machen muss. Es ermöglicht außerdem die Herstellung von komplexen Formen und Merkmalen, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht möglich sind.
Der 3D-Druck von Festkörperbatterien bringt viele Vorteile mit sich:
3D-Druck hat auch Nachteile bei der Herstellung von Batterien, wie z.B. höhere Kosten und geringere Skalierbarkeit und Geschwindigkeit im Vergleich zu anderen Produktionsverfahren. Es ist auch wichtig, die Umweltauswirkungen des 3D-Drucks zu berücksichtigen, da es im Vergleich zu konventionellen Herstellungsverfahren, zu großen Mengen an Materialabfällen kommen kann.
Der 3D-Druck von Festkörperbatterien bringt einige Nachteile mit sich:
Die 3D-Drucktechnologie wird in Zukunft eine zunehmend wichtige Rolle bei der Produktion von Festkörperbatterien einnehmen. Unternehmen wie die BASF SE aus Deutschland und Battista Inc. aus Kalifornien sind bereits führend in diesem Bereich, indem sie mit fortschrittlichen 3D-Druckverfahren maßgeschneiderte Batterien für verschiedene Anwendungen entwickeln. Es ist wahrscheinlich, dass sich in Zukunft weitere Unternehmen anschließen werden und die Technologie zugänglicher und erschwinglicher wird.
Insgesamt bietet der 3D-Druck für die Herstellung von Festkörperbatterien viele Vorteile wie hohe Genauigkeit, Designflexibilität und kürzere Produktionszeiten, aber es hat auch Nachteile wie höhere Kosten und Umweltauswirkungen. Da Unternehmen weiterhin in diese Technologie investieren, ist es wahrscheinlich, dass diese Herausforderungen in Zukunft gelöst werden und der 3D-Druck von Festkörperbatterien immer beliebter wird. Es ist zu erwarten, dass in naher Zukunft Verbesserungen bei der Energiedichte, der Produktionsgeschwindigkeit und der Skalierbarkeit erreicht werden, was dazu beitragen wird, die Entwicklung der Festkörperbatterie-Technologie zu beschleunigen und möglicherweise die Art und Weise, wie wir Energie nutzen, zu revolutionieren.
US-amerikanische Forscher an der UCLA Samueli School of Engineering erhalten 900.000 US-Dollar vom US Department of Energy (DoE), um den 3D-Druck von Lithium-Batterien zu verbessern. Ziel ist es, unter anderem weniger Material zu verschwenden und Batterien mit mehr Leistung zu entwickeln. Das DOE sieht im 3D-Druck von Lithiumbatterien hohes Potenzial.
Das niederländische Technologieunternehmen und Spin-Off der TU Eindhoven, ELEO, berichtet in einer Pressemitteilung darüber, wie es den 3D-Druck für das Prototyping seiner Batteriesysteme nutzt. Angefangen hat ELEO mit einem 3D-Drucker, den es geschenkt bekam. Heute verfügt das Unternehmen über zwei 3D-Drucker und lagert bei Bedarf Arbeiten, die in 3D gedruckt werden sollen, aus.
Forscher des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) untersuchen Metallhalogenid-Perowskite, die in Kombination mit 3D-Druck neuartige Hochleistungs-Solarbatterien ermöglichen sollen. Wir stellen die Forschungsarbeit einmal genauer vor.
Die Sakuu Corporation setzt sich mit dem 3D-Druck von Lithium-Metall-Festkörperbatterien auseinander. Jetzt wurde bekannt, dass das Unternehmen bei seiner 3D-gedruckten Batterie eine Benchmark-Energiedichte von 800 Wh/L erreicht hat. Ein wichtiger Meilenstein bei der Roadmap zum vollständigen 3D-Druck von Festkörperbatterien.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben mit 140 Metern die längste flexible Faserbatterie der Welt entwickelt, die in Form einer ultralangen Faser vorliegt. Die Faser könnte zu batterielosen Kommunikations-, Sensor- und Rechengeräten und mehr verarbeitet werden und auch für elektronische Geräte und 3D-gedruckte Batterien verwendet werden. Die Forscher stellen Batterien dieses Typs selbst von mehreren Kilometern in Aussicht.
Blackstone Resources, ein Schweizer Investmentunternehmen mit Fokus auf Batterietechnologie, hat die Serienproduktion seiner mit 3D-Druck hergestellten Batteriezellen in seinem neuen Produktionswerk in Döbeln (Sachsen), Deutschland, angekündigt. In der Großproduktionsanlage werden mit der Thick Layer Technology-3D-Drucktechnologie die Batterien für zum Beispiel Elektrofahrzeug in Serie gedruckt.
Experten in allen Bereichen sind sich sicher, die Zahl der datenübertragenden Mikrogeräte, wie Wearables oder in der Verpackungs- und Transportlogistik, wird in den kommenden Jahren stark zunehmen. Um den Bedarf an Batterien zu decken und gleichzeitig die Belastung für die Umwelt gering zu halten haben Empa-Forscher in der Schweiz mit 3D-Druck biologisch abbaubare Batterien entwickelt.
Das schweizerische Unternehmen Blackstone Resources wird mit künstlicher Intelligenz (KI) und durch unabhängige Experten die Validierung des 3D-Drucks von seinen Feststoffkörperbatterien und Batteriezellen durchführen lassen, um sich Zugang zu weiteren Fördermitteln zu verschaffen. Mit dem patentiertem 3D-Druckverfahren sollen sich Materialkosten erheblich senken lassen.
Die Sakuú Corporation, bekannt für seine 3D-Drucktechnologie von Festkörperbatterien, hat die 3Ah Lithium-Metall-Festkörperbatterie SSB der ersten Generation vorgestellt. Diese soll gleich gut, wenn nicht sogar besser als aktuelle Lithium-Ionen-Batterien sein, so der Hersteller. Partner und Early-Adopter können bis spätestens zum Ende des Jahres die Batterie testen.
Das Schweizer Bergbau- und Investmentunternehmen Blackstone Resources möchte sein Tochterunternehmen Blackstone Technology an der US-Börse notieren. Derzeit ist noch nicht bekannt, ob es den traditionellen Weg wählt oder sich für den Trend zur SPAC folgt. Blackstone Technology arbeitet an Verfahren für den 3D-Druck von Batterien.
Das 3D-Druck-Unternehmen Sakuu Corporation gibt die Bewilligung drei neuer Patente bekannt. Dazu zählen eine hybride Festkörperzelle mit einer versiegelten Anodenstruktur, ein additives Fertigungssystem für den 3D-Druck einer Festkörperbatterie und ein elektrofotografischer Multimaterial-3D-Drucker. Das Unternehmen besitzt bereits seit dem Vorjahr zwei Patente für Batterien.
Den Wissenschaftlern Xavier Aeby und Gustav Nyström ist es gelungen, eine vollständig bedruckte, biologisch abbaubare Batterie aus Zellulose und anderen ungiftigen Komponenten herzustellen. Nach zwei Monaten im Erdreich vergraben ist der Kondensator zerfallen und hinterlässt nur noch wenige sichtbare Kohlenstoffpartikel. Die Batterie wurde aus gelatineartigen Tinten und mit einem modifizierten 3D-Drucker hergestellt.
Die Sakuu Corporation hat einen neuen Industrie-3D-Drucker für die Herstellung von Fahrzeugbatterien vorgestellt. Mit dem Multiwerkstoff-3D-Drucker soll die Herstellung von Batterien für Elektrofahrzeuge zu geringeren Kosten, mehr Leistung und einer besseren Nachhaltigkeit möglich sein. Gleichzeit soll mit der additiven Fertigungsmaschien die lokale Massenproduktion von Antriebsbatterien gestärkt und die Elektromobilität insgesamt voranbringen.
Das Schweizer Unternehmen Blackstone Resources ist seinem Ziel, Lithium-Ionen-Festkörperbatterien mit 3D-Druckern herzustellen, einen Schritt näher gekommen. Das Unternehmen vermeldet die Entwicklung neuer Technologien mit denen die Möglichkeiten zur Massenproduktion der Batterien im 3D-Druckverfahren jetzt untersucht werden sollen.
Die Forscher der Carnegie Mellon University aus Pennsylvania (USA) arbeiten derzeit an einer Methode, mit der künftig Lithium-Ionen-Akkus für Smartphones länger halten und gleichzeitig weniger Gewicht aufweisen sollen. Die jetzt veröffentlichte Studie zur „Aerosol Jet“-Methode zeigt, dass 3D-gedruckte Elektroden, die über eine Mikrogitterstruktur mit kontrollierter Porosität verfügen, zu höheren Ladekapazitäten führen.
Ein Team aus Forschern aus den Vereinigten Staaten hat eine Batterie entwickelt, die alte japanische Faltkunst, Abwässer und Bakterienantrieb miteinander verbindet. Die Anoden dafür werden mit einem 3D-Drucker hergestellt. Die Kosten pro faltbare Batterie belaufen sich auf weniger als 10 Cent.