日本東北大學的本間格教授和小林弘明助教等人組成的研究團隊，開發出了利用3D列印機製造的全固體電池技術而備受關注。該技術使用可以自由改變硬度的材料，只需幾個小時即可完成製造，也無需以前必需的高溫工序。試製的電池能承受各種性能測試等，具備一定的性能，該技術有助於全固體電池儘早實用化。
新開發的電解質膜像隱形眼鏡一樣柔軟（圖片由日本東北大學提供）
電池的主構件之一電解質通常爲液體，但全固體電池的電解質爲固體，減量了發生起火事故等的風險。另外，全固體電池還具有可透過層疊電池來增加單位體積蓄電能的特點。作爲能延長純電動車（EV）續航距離的新一代電池也備受期待。
全固體電池一般是壓接電極和電解質材料並加熱到幾百攝氏度製造的。但加熱工序的成本比較高，而且在高溫下可能會開裂。由於電解質很硬，還存在正極和負極在充放電程序中反復膨脹和收縮時無法順利地密切貼合，從而導致電池性能下降的課題。
此次的研究團隊針對全固體電池研究了柔軟的電解質膜。透過混合便於鋰離子行程的特殊液體和氧化硅，可以形成類似軟性隱形眼鏡的玻璃膜。膜的柔軟度可以透過改變氧化硅的量來調整。
此次，研究團隊將電解質膜中所含的氧化硅的量減量一半，製成了凝膠狀。然後與紫外線硬化性樹脂混合，使其可以利用3D列印機造型。
在實驗中，研究團隊使用將電解質和正極用鈷酸鋰及負極用鈦酸鋰製成墨水狀的材料，應答可以只使用3D列印機來製造電池。大約需要2個小時即可完成製造。
降低電解質中氧化硅的濃度，製成凝膠狀，使其可以用於3D列印機（圖片由東北大學提供）
利用該技術，只需一層一層塗覆材料並照射紫外線即可製造電池，無需高溫加熱，可以大幅削減製造成本。而且柔軟的電解質不容易開裂，即使構件膨脹和收縮也能靈活地緊密貼合。
試製的電池可以穩定地充放電100多次。安全也透過點火測試等得到了應答。而且製造時非常方便，本間教授表示：「只需輸入資料，就可以自由地更改尺寸和形狀。」
實用化面臨的課題是電解質的離子移動率（導電率）不夠高。鋰離子無法順利行程，因此很難瞬間產生大量能量。
今後研究團隊打算調整材料的成分，提高離子傳導率。利用新開發的電池成功驅動汽車行駛時的最高時速爲30公里，研究團隊考慮進行改良，提高輸出功率，使其能應用於電動車。此外還將開發能量密度比較高的正極材料。首先計劃在感測器和可穿戴終端機用電源等用途實施實用化。
日文：三隅勇氣，《日經產業新聞》，2021/12/08
中文：JST客觀日本編輯部
