维度网讯，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员开发了一种新型3D打印电极设计，可提升可充电电池和超级电容器的性能。该设计采用互锁式三维结构，消除了传统平面电极中离子被困的“死区”，使存储容量在7500次充电循环中保持翻倍效果，同时不影响充电速度。

电化学储能设备通常在容量和功率之间存在矛盾：厚电极虽然容量大，但会阻碍离子移动从而降低功率。LLNL团队通过计算优化和3D打印技术，制造出厚达5.8毫米的超厚电极，其互锁几何形状最大化表面积，为离子提供短而高效的路径。

研究人员使用多材料微立体光刻技术，首先打印多孔氧化石墨烯基底以增强离子融合，再覆盖金表面层提高导电性。这种由计算机优化的“互锁手指”结构消除了死区，为离子和电子提供了大量通道。LLNL计算工程部研究员Giovanna Bucci表示：“在传统平板设计中，大量电池材料因离子无法到达深层区域而未被充分利用。”该电极在测试中展现出高存储容量、低电阻和超过7500次循环的稳定寿命。

这项3D打印电极技术未来可扩展至锂离子电池和电动汽车等领域，有望应用于消费电子和可再生能源基础设施。相关成果发表在《材料视野》期刊上。

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