【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种3d打印固态电池多功能骨架的方法，属于固态电池。
技术介绍
1、随着可再生能源和电动汽车等领域的不断发展，对高性能、高能量密度、安全可靠的电池需求日益增加。固态电池由于其具有高能量密度、无液体电解质、较高安全性和环保等特点，受到了广泛关注，被认为是下一代电池技术的重要方向。然而，现有的制造方法存在一些限制，如制造复杂、生产成本高、性能波动等问题，制约了固态电池的大规模应用。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有固态电池制造方法存在的复杂性、成本高、性能不稳定等问题，提出了一种3d打印固态电池多功能骨架的方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种3d打印固态电池多功能骨架的方法，包括如下步骤：
3、s1、利用计算机设计出固态电池基础的多功能骨架模型，对基础的多功能骨架模型进行三维结构拓扑优化设计，实现多功能骨架不同区域的不同性能需求，基于多功能骨架的三维结构拓扑优化设计，创建3d打印模型；其中三维结构拓扑优化设计包括孔隙结构优化和渐进性结构设计；
4、s2、针对多功能骨架的不同区域，根据渐进性结构设计，控制3d打印参数，实现不同性能要求，得到最终的3d打印模型；
5、s3、使用3d打印技术，将最终的3d打印模型打印成实际固态电池的结构，同时根据多功能骨架不同区域的性能需求，在3d打印过程中实时调整打印参数；
6、s4、多功能骨架打印完成后进行3d打印支撑结构去除的后处理工作，得
7、所述孔隙结构优化是通过优化多功能骨架内部的孔隙结构，提供更大的表面积用于电解质扩散，增强离子传输能力，具体步骤包括：
8、s101、分析固态电池的内部离子传输需求，包括离子的种类、浓度、速度、方向和路径；
9、s102、在多功能骨架中进行孔隙结构的优化设计，以增强电解质的扩散能力；
10、s103、通过有限元分析的效果验证优化后的孔隙结构。
11、所述孔隙结构优化具体采用基于拓扑优化的算法，通过最小化骨架的体积和最大化电解质的扩散能力，生成具有最佳孔隙结构的多功能骨架模型。
12、所述渐进性结构设计是在多功能骨架中设计渐进性结构，以实现不同区域的不同性能需求，具体步骤包括：
13、s111、确定不同区域的性能需求；
14、s112、在多功能骨架中设计渐进性结构，以满足各区域的特定性能要求；
15、s113、使用三维结构拓扑优化方法优化各区域的结构，以实现定向性能优化；
16、s114、进行性能模拟，验证不同区域性能的改进。
17、所述渐进性结构设计具体采用基于多目标优化的方法，通过考虑不同区域的不同性能需求设计具有渐进性结构的多功能骨架模型。
18、步骤s2中控制3d打印参数的步骤如下：
19、s21、根据切片分层的支撑设计优化，自动生成并调整支撑结构；
20、s22、优化支撑结构的形状、位置和密度；
21、s23、实施3d打印，得到具有多功能骨架的固态电池结构。
22、步骤s4中光分解包括以下步骤：
23、s401、使用光敏支撑材料在3d打印过程中构建支撑结构；
24、s402、准备主体打印材料和光敏支撑材料，确保两者的相容性；
25、s403、使用多材料fdm3d打印技术，将主体部分和支撑结构一同打印，使用特定波长光敏支撑材料来构建支撑骨架；
26、s404、打印完成，检查打印件，确保支撑骨架与主体部分正确连接，使主体部分准备好进入下一步；
27、s405、将打印件放置在特定波长的光源下，以照射支撑骨架的区域；
28、s406、光敏支撑材料在光照作用下发生分解，逐渐从主体部分分离出来。
29、步骤s4热分解包括以下步骤：
30、s411、选择热分解性支撑材料，确保其具有适当的分解温度；
31、s412、准备主体打印材料和热分解性支撑材料，确保两者的相容性；
32、s413、使用多材料fdm3d打印技术，将主体部分和支撑结构一同打印，使用热分解性支撑材料来构建支撑骨架；
33、s414、打印完成，检查打印件，确保支撑骨架与主体部分正确连接；
34、s415、将打印件置于适当的高温环境中，使热分解性支撑材料分解；
35、s416、支撑骨架分解为气体和别的产物，从而从主体部分分离出来。
36、本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：
37、本专利技术利用三维结构拓扑优化方法设计了一种新型3d打印固态电池的多功能骨架，并提供了相应的打印方法。该多功能骨架能够实现不同区域的不同性能需求，包括孔隙结构优化和渐进性结构设计，以提高电池的离子传输能力和定向性能优化。同时，该多功能骨架的支撑设计在3d打印过程中提高了打印稳定性和效率，减少了材料浪费。在固态电池领域具有广泛应用潜力，有望推动固态电池技术的进一步发展。
38、在孔隙结构优化的步骤中，本专利技术使用了一种基于拓扑优化的算法，通过最小化骨架的体积和最大化电解质的扩散能力，来生成具有最佳孔隙结构的骨架模型。该模型具有较高的表面积和较低的体积。
39、在渐进性结构设计的步骤中，本专利技术使用了一种基于多目标优化的方法，通过考虑不同区域的不同性能需求，如强度、导热性等，来设计具有渐进性结构的骨架模型。该模型能够满足各区域的特定性能要求。
40、在3d打印支撑结构去除的后处理工作中，本专利技术使用了一种基于光分解和热分解的去除方法，通过选择特定波长光敏感或热分解性的支撑材料，来实现支撑结构的快速和干净地去除。该方法利用光敏支撑材料或热分解性支撑材料在特定波长的光源或高温环境下发生分解的特性，将支撑结构从主体部分分离出来。该方法相比传统的机械或化学去除方法，具有更高的效率和更低的损伤风险。
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1.一种3D打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种3D打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：所述孔隙结构优化是通过优化多功能骨架内部的孔隙结构，提供更大的表面积用于电解质扩散，增强离子传输能力，具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种3D打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：所述孔隙结构优化具体采用基于拓扑优化的算法，通过最小化骨架的体积和最大化电解质的扩散能力，生成具有最佳孔隙结构的多功能骨架模型。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：所述渐进性结构设计是在多功能骨架中设计渐进性结构，以实现不同区域的不同性能需求，具体步骤包括：
5.根据权利要求4所述的一种3D打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：所述渐进性结构设计具体采用基于多目标优化的方法，通过考虑不同区域的不同性能需求设计具有渐进性结构的多功能骨架模型。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：步骤S2中控制3D打印参数的步骤如
7.根据权利要求1所述的一种3D打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：步骤S4中光分解包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种3D打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：步骤S4热分解包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种3d打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：所述孔隙结构优化是通过优化多功能骨架内部的孔隙结构，提供更大的表面积用于电解质扩散，增强离子传输能力，具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种3d打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：所述孔隙结构优化具体采用基于拓扑优化的算法，通过最小化骨架的体积和最大化电解质的扩散能力，生成具有最佳孔隙结构的多功能骨架模型。
4.根据权利要求1所述的一种3d打印固态电池多功能骨架的方法，其特征在于：所述渐进性结构设计是在多功能骨架中设计渐...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓伟廷，袁江平，姜澳华，邓智升，
申请(专利权)人：圣码特能源深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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