在过去三十年中，电化学储能设备在学术界受到了极大的研究关注，许多研究人员投入了大量精力开发电极和电解质等组件材料，以实现更优的电化学性能[1]。例如，当前的锂离子电池已经接近其理论性能极限，并得到了广泛应用[2]。所有这些研究都推动了工业领域的重大进步[2]。智能技术和集成电子组件的出现，包括物联网（IoT）[3,4]、机器人[5]、传感器[6,7,8]、医疗人工智能（医疗AI）[9,10]以及电子皮肤[11,12]，对电化学储能设备提出了新的要求，不仅要求其具备优异的电化学性能，还需要具备一定的机械柔韧性。图1展示了过去十年柔性电子系统设备的进展。
可穿戴和柔性电子设备的发展催生了对于具有可变性、定制能力、高能量密度和长循环寿命的柔性储能设备的迫切需求[13]。例如，柔性微超级电容器（MSCs）[14,15,16]、微燃料电池[18,19,20]以及柔性微电池[21,22]等。其中，柔性微电池因其独特的优势（如高能量密度、较高的电压输出和稳定的放电电压平台）而受到越来越多的研究关注。这些设备表现出较长的工作寿命、卓越的长期循环稳定性和无需外部燃料供应的自维持能力。此外，全电池配置的技术成熟度和成本效益也带来了额外的实际优势。这些综合特性使柔性微电池成为下一代可穿戴和微型电子产品的有前景的储能解决方案，推动了对其性能和应用潜力的大量科学研究。
然而，传统的制造技术（如浆料涂布和卷对卷工艺）在构建具有复杂三维空间结构和柔性机械性能的设备方面存在固有局限性[23,24,25,26]。作为一项新兴的、有前景的智能制造技术，3D打印在设计自由度、材料兼容性和定制化方面具有显著优势。与传统的减材制造方法不同，这种增材制造方法是一种完全自下而上的技术[27,85]，在快速原型制作复杂3D结构和提高材料利用率以降低成本方面优于传统电池制造方法[28]。利用3D打印技术生产兼具优异电化学性能和机械柔韧性的可定制柔性电池是一种变革性策略。近期研究已经证明了3D打印在制造柔性电池组件（包括电极、电解质和全电池）方面的成功应用。3D打印在柔性电池制造中主要关注四种关键技术：直接墨水书写（DIW）、熔融沉积建模（FDM）、喷墨打印（IJP）和立体光刻（SLA）。每种技术都有其独特的特点。例如，DIW能够实现高精度的复杂电极结构并支持多种功能性墨水[29,30,31]；FDM通过使用热塑性材料制造支架型电极而无需准备墨水，但打印分辨率相对较低[32]；IJP与DIW有相似之处，但对墨水的粘度要求较低，允许精确控制液滴，因此在微电子设备制造中得到广泛应用[33]；而SLA则利用光固化技术创建高分辨率的复杂3D结构[34,35]。
尽管取得了这些进展，但在将机械柔韧性与高电化学性能相结合、扩大生产规模以及优化多材料打印工艺方面仍存在关键挑战[36]。因此，本工作的目的是系统回顾3D打印柔性电池的最新进展，重点关注打印技术、可打印材料、组件设计以及最终设备性能之间的协同作用。
本综述总结了3D打印柔性电池的最新研究进展，强调了打印技术、可打印材料、组件选择及其对设备性能综合影响之间的协同关系。选择标准基于解决现有挑战和评估商业化潜力，例如通过结构设计优化来改善应力分布[46]、开发用于复合材料的多功能墨水[47]，以及将3D打印与传统制造工艺相结合[48]等。最后，探讨了3D打印柔性电池的未来发展方向，包括建立墨水配方的预测分析模型、推进多材料和多工艺打印系统的发展，以及追求环保工艺。通过弥合材料科学和先进制造之间的差距，本工作旨在为加速3D打印柔性电池在可穿戴电子设备和物联网应用中的广泛应用提供见解。
