3D列印改寫傳統電池製程設計，連無人機翼都能印成電池！但事後回收、量產成難題

隨著全球電動車、儲電系統等需求越來越大，電池科技本身進步的角度也越來快了，像是固態電池、鈉離子在2026年的今天都已逐漸開始走進我們的日常生活中，像是ELECOM就推出了全球第一台鈉離子行動電源，全球第一台固態電池載人飛機也實驗首飛成功。

但另外一個發展途徑最近也正在快速進入世人眼裡，這條發展路線不依賴新化學科技，而是想用3D列印（增材製造）讓電池「無所不在」，去填滿設備內的任何空間、融入結構元件，甚至成為產品本身的一部分，而非傳統的圓柱形或袋狀剛性單元。

3D列印能加速鋰離子傳導

目前市面上99%的鋰電池，都是用傳統的刮塗法製造，將活性物質、導電劑和黏結劑混成泥漿，平鋪在金屬箔上。但傳統電池裡真正負責儲存能量的活性物質比例有限，其餘的集流體、隔膜、外殼都是不貢獻電量的死重。

另外為了提升能量密度，電池廠只能把這層「泥漿」塗得更厚增加活性物質的質量負載，但泥漿乾燥後，內部孔隙是隨機且混亂的。對於鋰離子來說，這就像在沒有指標的迷宮裡找出口。電極越厚，離子傳輸的路徑就越長，內阻飆升，導致功率密度斷崖式下降。

▲ 傳統電池一般會使用刮塗法製造。

但3D列印有機會徹底打破了這堵物理高牆，可以把製程從「隨機盲堆」提升至「精準建造」。

透過光固化（SLA）或直接墨水書寫（DIW）技術，科學家能直接在微米級別操控電極的孔隙率。近期的學術研究與技術路線圖均證實，利用拓撲驅動設計（Topology-driven design），3D列印能引導電極內部結構，排列出筆直、直通集流體的垂直微通道。如此一來，鋰離子就能沿著這些垂直微通道，讓內阻降低趨近於理論極限值 。就算電極做厚、大幅提升能量密度，鋰離子依然能維持極高的傳輸效率，去兼顧大容量、超快充的需求。

新技術已進入實作階段

Material Hybrid Manufacturing是近期非常積極將3D列印導入電池製程的新創之一，這間公司由Mercedes-AMG F1工程師Gabe Elias所創辦，他們的HYBRID3D平台，能在無需模具的前提下利用雷射固化3D列印技術，將導電的銅奈米線與高強度塑膠複合材料進行立體交織列印，成功打破了「結構件」與「儲能件」的傳統邊界。

在他們的實機展示中，無人機不再需要額外挖出一個電池艙來放置沉重的鋰電池模組；工程師直接用3D列印，將無人機的中空機翼本身「印」成了電池。機翼的外殼與內部支撐肋條，既是承受空氣動力學應力的機身骨架，同時也是具備充放電能力的活性電極。

這讓他們在2026年獲得美國空軍合約開發無人機電池，專注解決無人機、穿戴裝置與國防領域這些裝備的領域。

矽谷的Sakuu則聚焦乾法多材料列印，已成功3D列印具熱管理圖案的全功能電池，並計劃將平台授權給大型電池製造商去取代傳統濕法痛點。此外德國的Blackstone Technology持續推進厚層3D列印技術用於LFP與固態電池，宣稱能量密度提升20%、成本降低，並已進入小規模生產階段。

一體成形很方便，但也很不方便

不過3D列印電池也不是毫無缺點，第一個遇上的大問題就是可維修性。如果電池被印進機身結構，那它就不可拆、不可換。這在歐盟就直接撞牆，因為歐盟法規要求消費電子的電池必須能由使用者更換，一顆和結構長在一起的電池可過不了這關。

第二個大問題則是回收。電池印進結構，等於把活性材料、結構件、感測器全焊死在一起。乾製程本身在生產端確實有循環優勢，未使用的粉末能直接回收再投入製程。但產品報廢後一顆和機身焊死的電池要怎麼拆解回收，是另一個還沒有人給出答案的問題。

「量產」則是最大問題，除非是小批量，否則3D列印本身比射出成型又慢又貴，客製化電池疊上去一個中等規模的訂單可能讓成本變十倍。經濟規模也許在量產數萬件的東西上跑得通，但這個門檻會把絕大多數消費電子排除在外。