高性能的储能装置在控制碳排放方面起着重要的作用。新兴的增材制造技术带来了电极制造工艺的重大变革，并通过先进的电极结构设计提高了储能器件的性能。

有鉴于此，美国特拉华大学Kun (Kelvin) Fu教授等人，综述了具有先进结构的三维(3D)打印电极的最新研究进展，包括交叉指状结构、贯穿厚度排列的结构，分层多孔结构以及纤维和纤维结构电极。并展望了通过计算仿真和机器学习生成和优化的新型先进电极结构的发展。通过3D打印技术实现的先进电极体系结构设计和制造策略，代表了未来具有高电化学和机械性能的储能设备的有前途的方向。

本文要点

1）增材制造技术通过先进的结构和性能改进在电极制造中表现良好。在各种3D打印技术中，直接书写或喷墨打印方法由于其在电化学活性材料的大量负载和相关表面制造工艺中的优势而被频繁报道。随着3D打印技术的发展，将会有越来越多的其他先进的打印方法被采用，这将充分发挥它们的优势。增材制造技术是电极制造的巨大革命。与传统的2D平面结构制造技术相比，3D打印提供了一种通过电极3D体系结构设计解决能量存储设备问题的新方法。先进合理的结构设计大大提高了电极及组装式储能装置的性能，例如比功率密度，能量密度，循环寿命，机械性能等。

2）尽管3D打印技术已显示出其在电化学性能增强（例如高功率和能量密度）以及通过电极结构优化改善机械性能方面的优势，但仍需要克服一些挑战。材料开发是3D打印电极的最大挑战之一。由于3D打印技术（例如FDM和SLA）的局限性，因此添加了大量非导电聚合物（例如PLA），以形成稳定的3D打印对象。并且添加过量的液体电解质是另一个大问题。此外，为了进一步提高电极性能，还需要进行热退火或碳化等后处理，并且缺乏直接用于制造能量存储装置的制造技术。随着机器学习算法的飞速发展，越来越多的先进电极结构将通过人工智能自动进行设计和优化，这不仅节省了大量时间，而且充分发挥了电极结构设计的潜力。

总之，作为一种革命性的工具，3D打印应该被用于解决储能设备的基本问题，它为高性能电极的设计和制造提供了更多的机会。

参考文献：

Tiankuo Chu et al. 3D printing‐enabled advanced electrode architecture design. Carbon Energy, 2021

DOI: 10.1002/cey2.114

https://doi.org/10.1002/cey2.114