(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111631366.5 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 上海瑞浦青创新能源 有限公司 地址 200135 上海市浦东 新区自由贸易试 验区金海路125 5号4幢1层B10 5室 (72)发明人 曹辉　聂荣荣　侯敏　刘婵　 (74)专利代理 机构 上海段和段律师事务所 31334 专利代理师 祁春倪 (51)Int.Cl. H01M 10/058(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/054(2010.01) B29C 64/106(2017.01) B33Y 10/00(2015.01)B33Y 80/00(2015.01) (54)发明名称 一种使用3D打印技 术制作固态电池的方法 (57)摘要 本发明提供了一种使用3D打印技术制作固 态电池的方法， 包括如下步骤： 步骤S1： 对材料进 行处理， 使材料处于熔融态； 步骤S2： 使用3D打印 技术对熔融态的材料进行处理， 制成极芯。 本发 明3D打印技术方便直接， 可以实现电池的正极、 固态电解质、 负极的同步和原位生产制作； 且3D 打印技术只需将材料加热至熔融态后挤出或采 用喷涂方式打印成型， 有助于不同材料层之间的 贴合紧密， 可 以有效控制单层材料的厚度， 可 以 有效降低固态电池的界面阻抗， 提升固态电池的 能量密度； 且全固态电池不含有液态电解液， 因 此使用寿 命和安全性可以大幅度提升 。 权利要求书1页 说明书8页 附图1页 CN 114583283 A 2022.06.03 CN 114583283 A 1.一种使用3D打印技 术制作固态电池的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤S1： 对材 料进行处 理， 使材料处于熔融态； 步骤S2： 使用3D打印技 术对熔融态的材 料进行处 理， 制成极 芯。 2.根据权利要求1所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 在所述步 骤S1中， 在打印设备的多个材料罐中分别混合第一电极材料、 第二电极材料和固态电解质 材料， 并分别对材料罐中的第一电极材料、 第二电极材料和固态电解质材料进 行搅拌加热， 至第一电极材 料、 第二电极材 料和固态电解质材 料分别处于熔融态。 3.根据权利要求2所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 所述步骤 S2包括如下步骤： 步骤S2.1： 使用3D打印技 术将熔融态的第一电极材 料制成第一极片层； 步骤S2.2： 使用3D 打印技术在上一步骤的第一极片层上将熔融态的固态电解质材料制 成电解质层； 步骤S2.3： 使用3D 打印技术在上一步骤的电解质层上将熔融态的第二电极材料制成第 二极片层。 4.根据权利要求3所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 所述步骤 S2还包括如下步骤： 步骤S2.4： 使用3D 打印技术在上一步骤的第二极片层上将熔融态的固态电解质材料制 成电解质层； 步骤S2.5： 使用3D 打印技术在上一步骤的电解质层上将熔融态的第一电极材料制成第 一极片层； 重复步骤： 重复步骤S2.2 ～S2.5， 进行重复打印。 5.根据权利要求3所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 在所述步 骤S2中， 使用3D打印技 术将熔融态的材 料通过挤出或者喷涂的方式打印成型； 第一极片层、 第二极片层和电解质层的厚度范围均包括20 μm ‑120 μm。 6.根据权利要求3所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 当第一电 极材料为正极材料时， 第一极片层为正极层， 第二电极材料为负极材料， 第二极片层为负极 层； 或者， 当第一电极材料为负极材料时， 第一极片层为负极层， 第二电极材料为正极材 料， 第二极片层为 正极层。 7.根据权利要求6所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 所述负极 层包括混合在一 起的第一负极材 料、 第二负极材 料、 锂盐和有机导电网络剂。 8.根据权利要求6所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 所述正极 层包括混合在一 起的第一 正极材料、 第二正极材料、 锂盐和有机导电网络剂。 9.根据权利要求6所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 所述电解 质层包括混合在一 起的锂盐、 陶瓷固态电解质粉末和有机导电网络剂。 10.根据权利要求7所述的使用3D打印技术制作固态电池的方法， 其特征在于， 所述第 一负极材料包括石墨负极或者硬碳负极或者金属锂负极或者硅负极或者金属 合金负极或 者化合物负极。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114583283 A 2一种使用3D打印技术制作固态电池的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及制作固态电池的技术领域， 具体地， 涉及一种使用3D打印技术制作固 态电池的方法。 背景技术 [0002]随着人们对提高锂离子电池能量密度的日益迫切的要求， 传统锂离子电池已经很 难满足超高比能量的需求。 而提高比能量密度的同时， 对于电池安全性的提升也是重中之 重。 于是， 基于这两点需求， 具有超高比能量优势的负极材料成为研究热点。 例如： 硅负极， 金属合金负极和金属锂负极。 以金属锂负极为例， 其比容量为3860mAh  g‑1， 电化学势为 ‑ 3.04V(vs.标准氢电极)。 以这些负极材料制作的电池可以有效提升能量密度， 甚至可以达 到400Wh kg‑1以上甚至更高。 [0003]公开号为CN113036226A的中国发明专利文献公开了一种固态电池制作方法， 包括 以下步骤： 将素子置入成型 的铝塑膜中， 注入定量未胶化的电解液后进行密封即得到尚未 活化之电池芯， 静置12～72小时， 将电池芯热压预充， 将热压预充后的电池芯进 行除气并定 型， 后再进行化成程序以完成电池。 [0004]针对上述中的相关技术， 发明人认为基于传统锂离子电池体系， 高能量密度负极 材料目前仍有很多安全隐患。 材料本身较大的体积膨胀， 结构的改变， 和与液态电解液搭配 时的循环寿命与安全性隐患。 液态电解液无法有效抑制负极结构的变化和金属枝晶的生 长， 且枝晶可能刺穿隔膜而引发电池内部的短路， 引发更 大的安全问题。 发明内容 [0005]针对现有技术中的缺陷， 本发明的目的是提供一种使用3D打印技术制作固态电池 的方法。 [0006]根据本发明提供的一种使用3D打印技 术制作固态电池的方法， 包括如下步骤： [0007]步骤S1： 对材 料进行处 理， 使材料处于熔融态； [0008]步骤S2： 使用3D打印技 术对熔融态的材 料进行处 理， 制成极 芯。 [0009]优选的， 在所述步骤S1中， 在打印设备的多个材料罐中分别混合第一电极材料、 第 二电极材料和固态电解质材料， 并分别对材料罐中的第一电极材料、 第二电极材料和固态 电解质材料进行搅拌加热， 至第一电极材料、 第二电极材料和固态电解质材料分别处于熔 融态。 [0010]优选的， 所述 步骤S2包括如下步骤： [0011]步骤S2.1： 使用3D打印技 术将熔融态的第一电极材 料制成第一极片层； [0012]步骤S2.2： 使用3D打印技术在上一步骤的第一极片层上将熔融态的固态电解质材 料制成电解质层； [0013]步骤S2.3： 使用3D打印技术在上一步骤的电解质层上将熔融态的第二电极材料制 成第二极片层。说　明　书 1/8 页 3 CN 114583283 A 3