干法3D打印锂离子电池突破，4000次充放电循环后仍保持83%容量，Sakuu

2025年11月，南极熊获悉，总部位于硅谷的电池3D打印设备及技术开发商Sakuu公司公布了Kavian制造平台生产的锂离子电池电极的最新性能成果。测试数据显示，采用Kavian平台生产的镍钴锰（NCM）电池在4000次充放电循环后仍能保持83%的容量。

△Kavian平台专用于生产干电极。图片来自Sakuu

Sakuu表示，这种耐久性使干法电池跻身电动汽车和大型储能领域高性能商用锂离子电池之列。相比之下，传统的NCM电池通常需要循环2000多次，并保持至少80%的健康状态才能被认为适用于电动汽车应用。

Sakuu创始人、首席执行官兼执行董事长Robert Bagheri表示:“我们为Kavian制造的电池电极的性能感到无比自豪。我们广泛的测试证实，Kavian的干法制造工艺值得信赖，产品性能能够达到甚至超越目前湿法工艺。这再次消除了人们对使用干法工艺打印锂离子电池电极的适用性的任何疑虑。这一突破性成果证明了我们在材料工程方面的专业实力，因为客户告诉我们，其他尝试干法工艺的增材制造厂商难以在整个打印电极（尤其是正极）上获得令人满意的结果。”

用于验证充放电循环性能的电池是一个容量为1Ah的电池，在1C/1C倍率下循环，采用石墨负极和全干法打印NCM811正极。实验结果证实了无需引入新材料或额外的优化步骤。

Kavian 的制造能力和化学适用范围

Kavian平台旨在提供一种可扩展且资源效率更高的替代方案，以取代传统的湿法涂覆电极制造工艺。目前它可对多种化学体系的阴极和阳极进行干法打印，包括 NCA、NCM、LFP、LTO、石墨和硅-石墨复合材料。此外，干法打印技术还可应用于新兴的化学体系，例如铝离子体系、钠离子体系和固态体系。

据Sakuu介绍，Kavian的干电极制造工艺无需使用有毒溶剂和水，同时显著减少了工厂占地面积、能源消耗、资本设备需求和总体排放量。公司报告称，与传统湿法工艺相比，所需的生产车间面积减少了约60%，运营能源成本节省了30%，二氧化碳排放量降低了55%，资本设备成本降低了约20%。

Sakuu目前正在准备首批Kavian生产系统，以供客户部署，并已交付数百米干式打印电极。

扩展3D打印电池生态系统

3D打印电池行业的快速增长凸显了Sakuu在市场上的地位。据市场研究机构Market Research Intellect预测，全球3D打印电池市场规模预计将从2025年的118.6亿美元增长到2033年的218.9亿美元，复合年增长率（CAGR）为10.75%。与此同时，国际能源署发布的 《2025年全球电动汽车展望》预测，全球电动汽车电池需求将从2024年的约1太瓦时（TWh）激增至2030年的超过3太瓦时。

随着电池需求的增长，制造商们越来越多地转向增材制造技术来扩大生产规模、提高效率和降低成本。

与 Sakuu 携手，Addionics正凭借智能 3D 电极技术，通过结构创新推动电池领域的发展。Addionics 并非改变化学成分，而是专注于重新设计电池集流体的结构，以降低内阻、增强机械稳定性并改善热管理。这些解决方案无需进行重大改造即可集成到现有生产线中，从而打造更安全、性能更高、效率更高的电池。

学术研究也为3D打印电池的创新做出了贡献。2023年，德克萨斯大学埃尔帕索分校（UTEP）加入了一项由NASA牵头、耗资250万美元的项目，旨在利用月球和火星风化层3D打印可充电电池。UTEP获得了61.5万美元的资助，并与扬斯敦州立大学和Formlabs公司合作，利用当地材料开发可变形的太空任务电池，以减轻有效载荷的重量。研究团队运用材料挤出（ME）和光固化成型（VPP）等增材制造技术，成功生产了包括电极、电解质和集流体在内的电池组件。