V Spojených štátoch vyvinuli technológiu 3D tlače na úspešnú výrobu 3D mikrobatérie s veľkosťou len zrnka piesku. Jej elektrochemický výkon je porovnateľný s výkonom komerčných batérií. Takto vytlačené elektródy zaisťujú nielen množstvo materiálov na akumuláciu energie, ale zároveň dostatočne skrátia vzdialenosť medzi kladnou a zápornou elektródou. Pri jej výrobe sa používajú materiály LFP a LTO. Očakáva sa, že takéto batérie sa budú v budúcnosti používať na napájanie mikro a dokonca aj nano zariadení.
Podľa pána Sun Kao, doktoranda na University of Illinois, americkí vedci navrhli koncept 3D mikrobatérie už pred 10 rokmi. Elektronika a vznikajúce technológie mikrovýroby, ktoré nie sú len nákladné, ale zatiaľ priniesli neuspokojivé výsledky, sa obrátili na vznikajúcu technológiu 3D tlače.
3D tlač je technológia rýchleho prototypovania, ktorá vytvára objekty tlačou po vrstvách pomocou spájateľných materiálov, ako je práškový kov alebo plast, na základe súborov digitálnych modelov.
Jednou z ťažkostí v tomto výskume je podľa pána Sun Kao výroba materiálu používaného na tlač. Priemer 3D tlačiarne je len 30 mikrónov, čo je približne priemer ľudského vlasu, čo si vyžaduje, aby mal materiál špecifické vlastnosti. Živou analógiou je požiadavka, aby materiál tiekol konzistentne vo forme pasty a rýchlo a stabilne tuhol na vzduchu počas celého procesu 3D tlače.
Hlavnou zložkou náplne musí byť aktívny materiál, ktorý možno použiť ako elektródu. Na tlač mikroelektród vyvinuli a otestovali niekoľko špecifických materiálov, ktoré podobne ako elektrochemické materiály tvoria pracovné anódy a katódy a ktoré sa dajú vytlačiť vo forme pasty, ktorá po vytlačení stuhne do tenkej vrstvy. Anódový materiál vyrobili z jednej nanočastice kovového oxidu lítneho a katódový materiál z iného materiálu, čím vytvorili malý, viacvrstvový zväzok tesne usporiadaných anód a katód, z ktorých každá je tenšia ako vlasová línia. Potom sa tieto elektródy zabalia do malých nádob a naplnia sa elektrolytom.
Po mnohých pokusoch vedci nakoniec úspešne vyrobili z dvoch materiálov, fosforečnanu lítneho a titaničitanu lítneho, tlačové náplne, ktoré sa používali ako kladné a záporné elektródy batérií. Potom pomocou technológie 3D tlače vytlačili kladné a záporné elektródy v tvare hrebeňa a rozložili ich do vrstvy a potom ich naskladali vrstvu po vrstve, aby získali elektródy so šírkou iba 40 mikrónov a výškou 440 mikrónov. Výskumníci tiež merali, koľko energie mikrobatérie uložili a uvoľnili a ako dlho trvalo nabíjanie. Pokiaľ ide o rýchlosť nabíjania a vybíjania, životnosť cyklu a silu prúdu, ich elektrochemický výkon je porovnateľný s komerčnými batériami. Len ho znížili na menšiu úroveň.