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title: "Forscher der UTEP und von Sandia nutzen die Photopolymerisation im Tankverfahren, um Gel-Polymer-Elektrolyte im 3D-Druck herzustellen"
url: https://www.voxelmatters.com/de/forscher-der-utep-und-von-sandia-nutzen-die-photopolymerisation-im-tankverfahren-um-gel-polymer-elektrolyte-im-3d-druck-herzustellen/
date: 2026-05-09
modified: 2026-05-09
lang: de
author: "Joseph Caron-Dawe"
description: "Forscher der University of Texas at El Paso (UTEP) und der Sandia National Laboratories haben mithilfe des lichtbasierten 3D-Druckverfahrens der Trog-Photopolymerisation (VPP) Gel-Polymer-Elektrolyte (GPEs) hergestellt – halbflüssige Materialien, die in..."
categories:
  - "AM-Forschung"
  - "Forschung und Lehre"
  - "Photopolymer-Harze"
  - "Polymers"
tags:
  - "future"
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word_count: 392
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# Forscher der UTEP und von Sandia nutzen die Photopolymerisation im Tankverfahren, um Gel-Polymer-Elektrolyte im 3D-Druck herzustellen

[Forscher der University of Texas at El Paso (UTEP)](https://www.voxelmatters.com/city-of-el-paso-and-utep-awarded-40-million-manufacturing-grant/) und der [Sandia National Laboratories](https://www.voxelmatters.com/sandia-national-laboratories-acquires-second-lithoz-cerafab-printer/) haben mithilfe des lichtbasierten 3D-Druckverfahrens der Trog-Photopolymerisation (VPP) Gel-Polymer-Elektrolyte (GPEs) hergestellt – halbflüssige Materialien, die in Lithium-Ionen-Batterien zwischen flüssigen und vollständig festen Elektrolyten angesiedelt sind.

[Die in *Communications Engineering* veröffentlichte Studie](https://www.nature.com/articles/s44172-026-00682-9) untersuchte systematisch, wie die Wahl des Lösungsmittels im Elektrolyten sowohl die Ionenleitfähigkeit als auch die Fähigkeit zum Drucken brauchbarer Teile beeinflusst.

Das Team formulierte Verbundharze, indem es eine UV-härtbare Poly(ethylenglykol)diacrylat (PEGDA)-Basis mit einem flüssigen Elektrolyten kombinierte, der 1 M Lithiumperchlorat (LiClO₄) enthielt, gelöst in einem von zwei Lösungsmittelsystemen: Ethylencarbonat/Diethylcarbonat (EC:DEC) oder Ethylencarbonat/Propylencarbonat (EC:PC), jeweils im Volumenverhältnis 1:1.

Es wurden fünf Harz-Elektrolyt-Verhältnisse getestet, von 1:1 bis 1:5 nach Volumen, wobei das Verhältnis 1:4 als der Punkt identifiziert wurde, an dem Ionenleitfähigkeit und mechanische Verarbeitbarkeit am besten ausbalanciert waren.

[![UTEP and Sandia researchers use vat photopolymerization to 3D print gel polymer electrolytes for lithium-ion batteries](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2026/05/UTEP-vat-photopolymerization-01-640x400.jpg)](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2026/05/UTEP-vat-photopolymerization-01.jpg)

## Drucken im Freien und Fahrradleistung

Interessanterweise erfolgte der Druckvorgang außerhalb einer Glovebox mit kontrollierter Atmosphäre, in einer Laborumgebung bei 22 % relativer Luftfeuchtigkeit. Trotz der Einwirkung von Umgebungsluft behielten die gedruckten GPEs eine Ionenleitfähigkeit bei, die der ihrer im Tape-Cast-Verfahren hergestellten Pendants entsprach – ein Ergebnis, das die Forscher zum Teil auf die im Vergleich zu häufiger verwendeten Lithiumsalzen geringe Hygroskopizität von LiClO₄ zurückführten.

Die elektrochemische Stabilität blieb bis zu etwa 4,5 V gegenüber Li⁰/Li⁺ erhalten, ein Bereich, der für Niederspannungskathodenmaterialien wie Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄) ausreichend ist. Symmetrische Zelltests – bei denen Lithiummetall als beide Elektroden dient – bestätigten ein stabiles Lithium-Plattierungs- und -Stripping-Verhalten über 100 Zyklen hinweg.

## Abwägungen zwischen Geometrie und UV-Schutz

Das Team druckte mithilfe des PC-basierten GPE-Verfahrens auch komplexe Geometrien, darunter einfache Scheiben und eine hexagonale Wabenstruktur. Während die Scheibengeometrien mit hoher Präzision gedruckt wurden, führte die optische Transparenz des Harzes zu einer Überhärtung im Gitter, wodurch die Poren teilweise mit ausgehärtetem Material gefüllt wurden.

Die Zugabe von Allurarot – einem Lebensmittelfarbstoff – als UV-blockierendes Additiv löste das Problem der Überhärtung und ermöglichte die Herstellung klar definierter Gitterstrukturen sowie eines 1 cm³ großen massiven Würfels. Zyklische Voltammetrie-Tests zeigten, dass Allurarot innerhalb des getesteten Spannungsbereichs keine faradaysche Reaktion hervorrief. Die Forscher wiesen jedoch darauf hin, dass UV-Absorber [vor dem Einsatz in Batterieanwendungen sorgfältig geprüft werden müssen](https://www.voxelmatters.com/full-stack-3d-printed-battery-maker-gets-seed-funding-to-develop-innovative-product/), da sie die feste Elektrolyt-Interphase (SEI) und das Ionentransportverhalten beeinflussen können.

Die Forschung wurde teilweise durch das „Regents' Research Excellence Program“ des University of Texas System und das „Laboratory-Directed Research and Development Program“ der Sandia National Laboratories finanziert.