冷喷涂革新锂离子电池电极制造：Titomic与RPI合作推动高效环保生产

澳大利亚金属3D打印机制造商Titomic宣布与伦斯勒理工学院（RPI）开展一项多阶段合作项目，重点评估冷喷涂增材制造（CSAM）技术在锂离子电池电极制造中的应用潜力。这一合作得到美国国家科学基金会（NSF）纽约州北部能源存储引擎项目的支持。

传统锂离子电池电极多采用浆料基工艺生产，涉及混合、涂覆、干燥和压延等多道工序。Titomic与RPI的研究旨在探索利用CSAM技术将电极粉末直接喷涂至铝或铜箔基材上，从而省去溶剂、粘合剂和干燥步骤，使该工艺更适用于卷对卷连续制造环境。



该项目将分四个阶段推进：首先进行材料可行性研究，重点将硅、钛酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂等阳极与阴极粉末沉积于箔材表面，并通过微观与宏观表征确定最佳喷涂参数。

除传统电极材料外，该技术还可用于开发理论能量容量更高的硅基复合阳极。

随后项目将进入筛选阶段与演示电极制造，所制备的电极将符合行业标准并接受电化学性能测试。在实验室验证后，将部署中试规模冷喷涂站，集成至客户现有的卷对卷生产线，以实际生产环境评估工艺可行性。

最终阶段将基于实验与中试数据，重点分析该技术的可扩展性与生产成本。

Titomic首席执行官Jim Simpson表示，该公司的TKF冷喷涂技术有望解决锂离子电池制造中长期存在的效率与可持续性挑战，支持全球向可再生能源与电气化转型。RPI的项目负责人Semih Akin与Nikhil Koratkar教授也指出，冷喷涂系统可实现电极的直接与高通量沉积，加速能源转型进程。

近年来，3D打印电池技术持续进展。例如，特拉维夫大学与Rafael先进防御系统已成功采用按需喷墨（DoD）3D打印工艺制造出全打印锂离子电池，展现出与传统电池相当的电化学性能。

此外，电池3D打印专业公司Sakuu也报告其Kavian平台采用全干式打印工艺制造的电极表现出优异循环耐久性，在4000次充放电后仍保持83%的容量，且无需使用溶剂，大幅减少排放与生产成本。