导读：

为了促进全球经济与社会的可持续发展，能源与环境议题日益凸显。随着科技的迅猛发展，人们对能源存储的需求达到了前所未有的高度。当前，商业化锂离子电池的石墨负极理论容量有限，这已经成为了制约锂离子电池体系能量密度提升的关键因素，无法满足现代社会对高效能电池的迫切需求。而锂金属二次电池以其显著的高比能量特性，正逐渐成为下一代储能电池技术的焦点。

文章摘要：

中南大学材料科学与工程领域的潘安强教授，近期在《能源存储材料》国际知名期刊上发表了一篇题为“3D打印与可充电锂金属电池”的综述文章，由周双博士担任第一作者。该文章深度探讨了锂金属电池面临的技术挑战，特别是锂金属负极在沉积不均、枝晶生长、体积膨胀以及固态电解质不稳定的难题，这些因素严重威胁了电池的安全性和循环寿命，阻碍了锂金属电池的商业化进程。

技术革新与应用前景：

文章系统总结了3D打印技术在锂金属电池各组件（如正极、负极、隔膜/固态电解质）中的应用优势与进展。通过3D打印技术，可以精确控制从微观至宏观的形状与结构，进而大幅提升电池的能量密度和功率密度。具体而言：

• 正极设计：3D打印技术能够实现正极结构的精确定制，从二维向三维的转变，不仅提高了电极表面活性，缩短了离子传输路径，还实现了高载量正极的高效制备。
• 结构化负极：构建结构化的锂金属负极，大幅增加了电极的比表面积，均匀分布电场，有效降低了有效电流密度，抑制了电极体积膨胀，增强了电池的循环稳定性和安全性。
• 隔膜/固态电解质设计：3D打印隔膜实现了结构的合理设计，确保了离子通量的均匀分布，有效减少了锂枝晶的形成。在固态锂电池中，3D打印技术能够精细优化固-固界面结构，满足电池中严苛的固-固界面要求。

当前挑战与未来展望：

尽管3D打印技术在锂金属电池领域展现出巨大的潜力，但仍面临原材料选择受限、组件兼容性差、电池组装条件严格、打印精度不足等挑战。未来研究应致力于探索多样化的打印原材料，开发更为先进的3D打印技术或集成其他先进技术，以提高打印精度和效率，简化后处理流程。同时，针对固态锂金属全电池的一体化设计与特殊应用（如柔性、可穿戴设备及不规则图案的锂金属电池）的研究，也是未来发展的重要方向。

结论：

通过深入分析3D打印技术在锂金属电池各组件中的应用与挑战，本综述文章旨在为锂金属电池的创新设计与应用提供理论指导，推动这一领域向更加高效、安全、可持续的方向发展。随着技术的不断进步与应用实践的积累，3D打印技术有望成为解决锂金属电池现有难题的关键手段，加速下一代储能电池技术的商业化进程。