锂离子电池是一种新型的环保能源,与其他充电电池相比,该电池具有很大的优势,例如:电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电等优点。随着微机电系统的迅速发展,对能源配件的小型化与集成化程度的要求也越来越高。其中,三维微型锂离子电池的设计与制备已经成为众多学者的研究热点。三维结构锂电池可有效提高其能量密度,充分利用空间来缩小离子间的迁移距离。3D打印技术(快速增材制造技术)是目前制造技术的发展趋势,将该技术应用在微型锂离子电池的三维结构设计中,已经成为许多高校与科研院所的研究热点。本论文拟采用3D打印技术来制备三维锂离子电池,可有效提高电池空间利用率及能量密度等参数。本文主要研究是确定正负极墨水组分及配比、三维锂离子结构设计及打印过程中工艺参数优化和打印电极后电化学测试等工作。主要研究结果如下:⑴选取羟乙基与羟丙基纤维素(质量比1:1)混合作为增稠剂,选取及确定了正、负极打印墨水的组分及配比,使该两种打印墨水都具有良好的流动性,呈现出流变性能,可打印完整电极且粗细均匀,不出现堆积或塌陷现象,此时,其打印效果较好,打印后电极的电阻率最小,具有良好的导电性能。⑵进一步分析3D打印过程中出现的各种打印参数设置等问题。设置好X/Y/Z轴空移速度、提前出胶和延时关胶等参数。针对其中重要的三组参数进行了正交试验分析,可知当打印高度为60.03mm,打印速度为15mm/s,且压力值为0.6 Mpa,正极墨水打印电极成型效果最佳,不存在堆积或断线现象。其次,通过FLUENT软件来模拟打印墨水在挤压筒中受压时速度分布云图。⑶确定正负极墨水的制备工艺,采用最佳打印工艺参数设置,完成正负极打印电极的制备。对打印好的正负极电极进行了XRD测试和电化学测试等,可知打印过程中未改变正负活性材料的晶体结构,确定正负极电极的最佳烧结温度,保证其有最小的电阻率,从而良好的导电性能。实验可知:掺杂10%石墨的钛酸锂电极首次比容量提高了18.3%,10次周期循环后,钛酸锂电极比容量仍可保持94.7%,石墨掺杂钛酸锂只是对其电极的衍射峰强度有一定影响,但并不改变电极中钛酸锂成分的晶体结构。图52幅,表11个,参考文献65篇。