电动汽车的广泛应用在很大程度上依赖于能够支持其长时间连续运行的坚固且快速充电的电池技术的开发。为提高电动汽车的耐久性，新提议的储能解决方案需要使用所谓的结构电池。

结构电池是一种可以用于两种用途的电池，既可以作为车辆的结构部件，又可以作为储能解决方案。因此，这些电池不是添加到电子或电气设备的外部组件，而是直接嵌入到结构中。

图片来源：期刊《Composites Science and Technology》

据外媒报道，上海大学的研究人员及合作者们最近设计出一种很有前景的策略，可以制造具有可定制几何配置的高性能结构电池。该策略可以3D打印出具有不同几何配置的结构锂离子电池，且相关论文已发表于期刊《Composites Science and Technology》。

“这项研究旨在设计一种具有高承载能力和高储能能力的集成储能和承重结构，”该论文的通讯作者鲍垠桦表示。

在结构储能设计方面，材料科学主要关注材料的合成、利用以及储能部件的二次设计。例如，可以利用碳纤维骨架或玻璃纤维骨架，对电池电极、隔膜或电解质进行改性，以增强结构储能的承载性能。

尽管具有潜在优势，但许多以前制造的结构储能解决方案被发现具有重大局限性。这些局限性包括相对较低的能量密度和较差的机电循环性能。

作为研究的一部分，鲍和他的同事着手使用可扩展的制造策略制造性能更好的结构电池。他们特别探索了使用3D打印制造这些电池的可能性，其中3D打印目前广泛用于制造各种产品和电子元件。

“我们的目标是利用3D打印技术，打造可定制的结构框架，与储能材料结合，形成集储能和承载功能于一体的组件，具有较高的能量密度和承载能力。”鲍教授表示，“结构框架主要起到承载作用，在承载过程中尽量减少或降低储能材料的损坏，从而保证优异的储能能力。”

鲍及其同事表示该结构框架可以进行调整，以便为各种应用提供3D打印结构电池，其应用范围不仅限于电动汽车。事实上，它还可以用于生产特定自主机器人和仓库物流车辆的结构储能组件。研究人员设计的3D打印策略侧重于结构锂离子电池的两个关键方面，即储能单元和结构框架。