Kavian 플랫폼 및 SwiftPrint 배터리 제조업체 Sakuu Corporation은 2022년 12월부터 맞춤형 크기와 모양으로 완전히 작동하는 성능 배터리를 성공적으로 지속적으로 3D프린팅했다고 발표했다.

Sakuu의 실리콘 밸리 배터리 파일럿 라인 시설에서 이 배터리는 완전 건식 방법으로 열 제어를 위한 패턴 개구부가 있는 패턴 셀로 3D 프린팅되었다. Sakuu는 이것이 기록된 "동종 최초"의 제조 성과이며 Kavian 플랫폼을 사용하여 전 세계 기가팩토리에서 전고체 배터리를 포함하는 차세대 SwiftPrint 배터리의 대량 생산을 향한 중요한 이정표라고 주장한다.

“우리는 우리의 새로운 Kavian 플랫폼을 통해 전고체 배터리를 대규모로 제조할 수 있는 유일한 알려진 솔루션을 가지고 있다고 믿는다. 총체적으로 우리의 적층 제조 및 배터리 팀은 대부분 불가능하다고 생각했던 것을 달성했다.”라고 Sakuu 설립자 겸 CEO인 Robert Bagheri가 말했다. “원료에서 시작하여 완전한 기능을 갖춘 고성능 배터리로 마무리되는 건식 프로세스를 사용하여 맞춤형 패턴 배터리를 인쇄하는 것은 미래의 배터리가 모든 산업에서 제조되는 방식을 변화시킬 잠재력을 가진 돌파구이다. 이 이정표는 글로벌 파트너 기가팩토리 네트워크를 통해 2030년까지 200GWh의 에너지 출력 목표를 향한 우리의 Kavian 플랫폼과 상용 규모 배터리 생산 계획 간의 통합을 발전시킨다.”

Sakuu의 새로운 배터리 기능

“우리의 개발은 Kavian 플랫폼이 리튬 이온에서 리튬 금속, 심지어 고체 배터리에 이르기까지 광범위한 배터리 기술의 상업적 규모의 지속 가능한 생산을 가능하게 할 수 있음을 보여준다. 대량 생산을 방지할 수 있다.”라고 Sakuu의 CTO인 Karl Littau가 말했다.

Sakuu는 상당한 에너지를 필요로 하는 본질적으로 습식 방법인 느린 층별 3D 인쇄 또는 스크린 인쇄가 아닌 건식 및 병렬 공정에서 독점적인 다중 재료, 다층 방법을 사용하는 완전히 산업화된 배터리 인쇄 공정을 개발했다. 바람직하지 않은 용제를 제거하기 위해 인쇄 품질이 낮고 신뢰성이 떨어지는 경향이 있다. Sakuu의 발명품은 고객과 고객 모두에게 중요한 핵심 범주의 배터리를 생산하면서 저비용, 고속 생산 능력과 형태 및 모양의 다양성을 제공할 수 있다. 예를 들어 Sakuu의 첫 번째 인쇄 배터리는 C/5의 사이클링 성능, IC 전류 속도 및 800-1000Wh/L의 높은 에너지 밀도를 성공적으로 보여주었다.

독점적인 리튬 금속 배터리 화학을 사용하는 Sakuu의 인쇄 공정은 원자재에서 시작하여 완벽하게 준비된 패턴 배터리로 완성되어 생산 및 에너지 저장 분야에서 "새로운 시대를 열었다". 패턴화된 배터리 인쇄의 성공으로 새로운 열 역학 조절 경로를 통해 배터리 셀 볼륨을 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 이를 통해 특히 얇은 하위 셀 배터리 구조가 열 관리를 위해 동일한 패턴 개구부로 쌓일 때 패턴 디자인을 통한 조절과 함께 센서, 고정 장치 및 열 전달 경로를 통합할 수 있다.

“또한, 우리의 인쇄 공정은 완성된 배터리의 에너지 밀도를 상당히 향상시킬 수 있다. 마지막으로 우리 플랫폼은 배터리의 폼 팩터를 사용자 정의할 수 있다. 따라서 배터리 자체가 사용자 정의된 모양과 크기를 통해 제품 설계의 일부가 될 수 있다. 이것은 첨단 배터리 제조에 막대한 영향을 미치는 심오한 순간이다.”라고 Littau는 덧붙였다.

Sakuu의 Kavian 플랫폼은 주요 자동차, e-모빌리티 및 항공우주 회사와 함께 다른 배터리 회사에서 구매하게 된다. 배터리 대량 생산을 원하는 기업은 제품 설계 혁신을 극대화하기 위해 내재된 에너지 및 재료 절약 및 지속 가능성 이점과 함께 중요한 셀 성능 및 보안 기능을 확보하면서 공급망을 줄일 수 있다. 또한 Sakuu는 Kavian 제조 또는 기존의 롤투롤 제조를 사용하는 기가팩토리에서 생산하기 위해 자체 배터리 화학(고체 및 리튬 금속 모두)에 대한 라이센스를 부여할 계획이다.

Sakuu 배터리 3D 프린팅 '기가팩토리'의 렌더링. Sakuu를 통한 이미지.

3D 프린팅 배터리        

이전에 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)는 배터리 재료 전문업체인 Ampcera와 협력하여 3D 프린팅 기술을 사용하는 차세대 리튬 배터리 음극을 만들었다. 이 프로젝트는 미국 에너지부의 Advanced Manufacturing Office로부터 150만 달러를 받았으며 연구 파트너는 무용제 레이저 파우더 베드 퓨전(LPBF) 공정을 사용해야 했다. 이 프로젝트의 목표는 제조 비용과 에너지 소비를 줄이면서 빠르게 충전하고 에너지 밀도를 높일 수 있는 새로운 3D 배터리 구조를 개발하는 것이었다.

또한 배터리 기술 전문 스위스 투자 회사인 Blackstone Resources는 이르면 2025년에 새로운 3D 인쇄 나트륨 이온 배터리 디자인을 상용화할 계획을 발표했다. 향후 2년 이내에 이 회사의 독일 R&D 자회사인 Blackstone Technology는 컨소시엄과 협력할 예정이다. 실제 사용 사례에서 3D 인쇄된 고체 배터리를 설명하기 위해 학계 및 산업 파트너의. 특히 3D 프린팅된 전고체 배터리는 도로에서 효율성을 검증하기 위해 Eurabus 전기 버스에 구현될 것이다.