Sakuu公司在其干电极打印技术中采用了3D打印技术，推动了电池生产的创新。Kavian平台利用增材制造技术，以更高效、更环保的方式生产干电极，显著降低了资本支出和运营成本，同时减少了碳排放。与传统湿涂工艺相比，干电极打印避免了溶剂蒸发带来的问题，提升了电池的质量和产量。该技术支持多种电池化学成分，为客户提供灵活的供应链解决方案，并在全球范围内推动电池生产的本地化。未来，Sakuu的技术有望扩展到AI数据中心和高功率电容器等多个能源存储领域，助力实现能源储存技术的突破。
随着全球电气化进程的加速，电池行业面临着提高生产效率、减少环境影响以及建设更具韧性的供应链的巨大压力。为了解决这些挑战，许多公司正在探索先进的制造方法，其中就包括位于硅谷的电池打印设备和技术开发商——Sakuu公司。
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Sakuu成立于2016年，由首席执行官Robert Bagheri创办，最初专注于开发电池材料套件，并逐渐发展成为生产各种形状和尺寸的3D打印电池。其核心技术是Kavian平台，公司称其为干电极打印的制造系统。该平台采用增材制造（AM）技术，逐层构建电池结构，使得设计超越了传统的格式。Kavian平台于2025年正式商用，并因其创新方法在行业内获得了认可。
我最近与Sakuu公司的总裁兼首席运营官Arwed Niestroj进行了对话，探讨了公司如何引入Kavian平台，讨论了技术考虑因素及其在现代电池生产中的作用。
聚焦客户需求：干电极打印
Sakuu专注于打印干材料，而其Kavian平台则重新调整了3D打印技术，以应对高产量的电池生产。公司开发了一种工艺，使得电池的电流收集箔片在沉积头下方移动，而不是移动打印头本身。“这样我们就能提高材料沉积的速度，”Niestroj解释道。“更重要的是，关键在于为每一层应用合适的工艺，控制厚度、速度和质量。将工艺、材料和最终层次对齐，是实现规模化的核心能力。”
最初的重点是3D打印电池，但Niestroj解释道，后来根据客户的反馈进行了调整。“有趣的是，我们的客户表示，打印完整电池并非他们的即时需求。相反，他们希望从组件开始——特别是干工艺电极打印。”因此，Kavian平台的首个商业版本专注于生产干电极——包括各种化学成分的阴极和阳极。该系统采用卷对卷打印方法，匹配传统湿涂工艺线的产量和处理特性，同时提供额外的操作和环境优势。
Kavian平台：干电极打印与传统湿工艺的对比
Kavian平台的一个关键优势是减少了资本支出。与依赖大型、能耗高的烘箱和场外溶剂回收系统的传统湿涂工艺不同，干电极打印工艺降低了运营成本并简化了工厂布局。它还能够重用剩余材料，这一点非常重要，因为原材料在电池生产成本中占比超过80%。
Sakuu强调了传统湿工艺中的一个关键挑战：溶剂的蒸发难以在粒子级别进行控制，常常导致电极缺陷，如不均匀性和较低的产率。相比之下，干工艺避免了溶剂蒸发的问题。一旦工艺参数设置为匹配客户的层次规格，设备就会被精细调节，以满足电极质量和产量的要求。这种方法被认为能够减少缺陷率，提高产率。
此外，平台还通过独立咨询公司验证，减少了约55%的碳足迹，同时消除了水的使用。在考虑整个电池单体制造过程时，按摇篮到门的方式计算，碳排放减少约40%，基于典型的美国电力结构。然而，这些增益依赖于精心的工艺优化和材料处理。未来的发展将进一步提高效率，包括为新功能设计结构化电极、替代电池设计以及降低废旧回收成本的策略。
操作合规性与可扩展性
Kavian平台符合各个运营区域的标准设备认证，包括安全性和电力兼容性要求。“该工艺与特定电池应用无关，”Niestroj解释道。“生产的电池可以根据通常的电动汽车、电网存储、无人机、防务和消费电子的标准协议进行认证。”
虽然电极处理仍然要求高，但能够实现可扩展的现实解决方案却较为罕见。Sakuu目前正与SK On公司合作，进行前期商业测试，以评估生产最终电极和大规模生产设备的要求。这些试点研究旨在验证技术，识别局限性，并为潜在的采用提供参考。
支持区域供应链的灵活性
在地缘政治条件变化的背景下，越来越多的公司有意将电池供应链本地化，以减少对少数主导供应商和海外制造中心的依赖。从贸易紧张局势到疫情相关的物流挑战，最近的供应链中断突显了全球供应网络的脆弱性。
Niestroj解释道，Kavian平台的设计支持关键组件的本地化生产，并提供化学无关的能力，允许使用各种电极材料——包括NCM、LFP、NCA、石墨、硅石墨以及其他适用于电池级层的干颗粒材料，还可以支持固态化学成分。
“客户可以决定在哪里购买他们的材料——他们不会被锁定在特定供应商或外部来源，”Niestroj解释道。“例如，西方国家在韩国、德国、美国等地有供应选择。我们获取客户选择的材料，进行预处理以确保其可打印，然后在我们的设备上进行打印。”
超越电池：扩展能源存储应用
Kavian平台正在为更广泛的能源存储解决方案进行适配，包括高功率电容器。潜在的应用场景扩展至AI数据中心，这些中心对于管理电力波动至关重要。“锂离子电容器对于处理突发的需求高峰至关重要。这正是我们的技术所擅长的——既能提供高功率又能提供高能量，”Niestroj说道。
为了满足这些需求，Kavian被设计为高产量，目标速度与专业激光打印机相当——每分钟约100平方米。实现这一目标需要精确的设备和材料校准。Niestroj强调，与行业伙伴的合作将在整合此类技术方面起到关键作用。预计早期的生产车间安装将支持具有大规模年产能的设施的快速扩展。
展望未来，干电极打印工艺还可能促进新的电池架构的出现，从替代活性材料封装的方法，到用更轻便或更低成本的材料替代传统的铝和铜电流收集器。“借助我们在半导体行业的丰富经验，我们理解采纳新技术的变革力量……持续创新是取得成功的关键，”Niestroj补充道。
扩展3D打印电池生态系统
Sakuu在市场中的地位由3D打印电池行业的快速增长所支持。根据Market Research Intellect的数据显示，全球3D打印电池市场预计将从2025年的118.6亿美元增长到2033年的218.9亿美元，年均增长率为10.75%。与此同时，国际能源机构（IEA）发布的《全球电动汽车展望2025》预测，全球电动汽车电池需求将从2024年约1TWh激增至2030年超过3TWh。
随着电池需求的上升，制造商越来越多地转向增材制造（AM）方法，以扩大生产规模、提高效率并降低成本。
除了Sakuu，Addionics也在通过结构创新推动该领域的发展，推出其智能3D电极。与改变化学成分不同，Addionics专注于重新设计电池电流收集器的架构，以减少内部电阻、增强机械稳定性并改善热管理。这些解决方案可以无需大规模改造现有生产线，就能够集成进其中，提高电池的安全性、性能和效率。
学术研究也在推动3D打印电池的创新。2023年，德克萨斯大学埃尔帕索分校（UTEP）加入了NASA主导的250万美元计划，使用月球和火星表面土壤进行3D打印可充电电池。通过获得615,000美元的资助，UTEP与扬斯敦州立大学和Formlabs合作开发了用于太空任务的形状适应性电池，利用本地材料减少有效载荷重量。该团队利用增材制造技术，如材料挤出（ME）和槽光聚合（VPP），成功生产了包括电极、电解质和电流收集器在内的电池组件。
