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Macro-/Micro-Controlled 3D Lithium-Ion Batteries via Additive Manufacturing and Electric Field Processing

机译：通过增材制造和电场处理实现宏观/微观控制的3D锂离子电池

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摘要

This paper presents a new concept for making battery electrodes that can simultaneously control macro-/micro-structures and help address current energy storage technology gaps and future energy storage requirements. Modern batteries are fabricated in the form of laminated structures that are composed of randomly mixed constituent materials. This randomness in conventional methods can provide a possibility of developing new breakthrough processing techniques to build well-organized structures that can improve battery performance. In the proposed processing, an electric field (EF) controls the microstructures of manganese-based electrodes, while additive manufacturing controls macro-3D structures and the integration of both scales. The synergistic control of micro-/macro-structures is a novel concept in energy material processing that has considerable potential for providing unprecedented control of electrode structures, thereby enhancing performance. Electrochemical tests have shown that these new electrodes exhibit superior performance in their specific capacity, areal capacity, and life cycle.
机译：本文提出了一种制造电池电极的新概念，该电极可以同时控制宏观/微观结构，并有助于解决当前的储能技术空白和未来的储能需求。现代电池以层压结构的形式制造，该层压结构由随机混合的组成材料组成。常规方法中的这种随机性可能提供开发新的突破性处理技术以构建可改善电池性能的组织良好的结构的可能性。在提出的处理过程中，电场（EF）控制着锰基电极的微观结构，而增材制造则控制着宏观3D结构和两个尺度的集成。微观/宏观结构的协同控制是能源材料加工中的一个新颖概念，它具有很大的潜力，可提供对电极结构的空前控制，从而提高性能。电化学测试表明，这些新电极在比容量，面积容量和寿命周期方面均表现出卓越的性能。

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