一家名为Material Hybrid Manufacturing的初创企业正以“几何形态创新”为突破口，试图重新定义电池制造的边界。这家2023年由加布·埃利亚斯（Gabe Elias）创立的公司，开发出一种可直接在复杂曲面和结构上“打印”完整电池系统的3D工艺，有望打破传统方形、圆柱电芯对设备设计的限制。
今年早些时候，该公司获得美国空军125万美元合同，需在18个月内验证其3D打印电池技术在国防和航空航天领域的可行性。项目核心是展示“可变形电池”如何通过贴合设备结构释放设计自由度——例如将电池嵌入无人机机翼或智能眼镜镜框，而非使用固定形状的电池模组。这一赛道已吸引硅谷的Sakuú、德国的Blackstone Technology等企业入局，Material正试图通过技术先发优势抢占商业化高地。
其专有平台Hybrid3D采用直写式喷墨与熔融沉积成型结合的原理，可逐层打印阳极、阴极、隔膜及外壳，层厚控制在100至150微米之间，后续注入液态电解液完成电芯组装。该工艺无需传统模具和工装，且支持通过更换材料和调整软件参数，在NMC 811、磷酸铁锂（LFP）等主流化学体系间灵活切换。公司目前正在开发固态电池版本，以拓展应用场景。
与传统依赖金属外壳和线束的制造模式相比，Hybrid3D的最大优势在于将电池“隐身”于设备结构中。例如，在无人机领域，电池可沿机翼或机身分布；在可穿戴设备中，电芯能贴合智能眼镜镜框的曲线。埃利亚斯指出，该工艺几乎可适配任意几何形态，而传统电池往往是设备设计的“被动适配者”——当其他电子元件不断小型化、集成化时，电池形态却长期停滞不前。
展开剩余55%Material团队最初将汽车行业视为重点市场，试图为电动车定制异形电池包。但他们很快发现，大型车辆如皮卡车的电池包可容纳数千颗圆柱电芯，形状优化的边际收益有限。相比之下，小型无人机、单兵装备和消费电子设备对空间利用的要求更为严苛。例如，与无人机制造商Performance Drone Works的合作中，Material打印的电池在相同体积下实现能量密度提升50%，内部空间利用率提高35%，理论上可使飞行距离翻倍或载荷显著增加。
军事场景的应用潜力尤为突出。更轻便、符合人体工学的单兵电源系统，以及直接集成在头盔中的电源模块，可为光学设备和通讯系统提供持续供电。埃利亚斯回忆，在梅赛德斯-AMG工作期间，他曾尝试将电芯绕F1车手座椅布置以优化空气动力学，但因机械复杂度过高而放弃。这段经历促使他转向“让电池成为结构一部分”的增材制造思路。
在他看来，这一理念是“电芯直连电池包”的延伸——从模组化到电池包一体化，再到将储能系统直接融入设备结构。Material的首台商用级打印设备平台尺寸为550×350毫米，更大规格的打印机正在研发中，未来或支持从CAD模型直接生产实物，省去昂贵的产线改造和模具投资。
传统消费电子巨头也在探索类似方向。例如，苹果已通过常规工艺在iPhone中使用L形和异形电池以节省空间。埃利亚斯认为，3D打印若能实现更复杂的几何形状，不仅成本可能更低，扩展性也更强，这对兼顾外观与续航的智能眼镜等设备至关重要。
技术落地的关键在于工艺稳定性。材料流变特性和层厚控制需在接近人类发丝宽度的尺度上保持高度一致，以确保良率和性能。尽管如此，经济性前景仍具吸引力：成熟后，3D打印电池有望覆盖从单体电芯到多千瓦时电池包的价格区间，而后者目前市场价约为每千瓦时400至3000美元。在航空航天和国防领域，通过减少零部件和简化装配流程，打印电池可能因结构集成度和灵活性优势获得更高利润。
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