高性能、微型电化学储能设备对于未来的小型电子设备至关重要,例如智能医疗植入物、无线传感器和物联网。微电池通常比微型超级电容器具有更高的能量密度和更稳定的电压输出。
然而,目前的MBs涉及繁琐的施工程序和不令人满意的电化学性能。此外,不存在构建或操作液体微电极的方法。
清华大学瞿教授、北京理工大学张教授和中国科学院力学研究所刘教授领导的联合研究团队最近提出了一种双镀战略,以快速构建新的锌鈥揵罗明微电池(Zn鈥揃r2 MBs),具有超高面积能量密度和极性可切换功能。
研究结果发表在《科学进步》杂志上。
在该策略中,在充电过程中在微电极上原位电镀阴极和阳极,从而消除了活性材料的合成。此外,由于新方法涉及阴极-阳极对中的电镀,因此也可以避免以前方法中阴极和阳极的麻烦和耗时的质量匹配。
研究人员构建了第一个含水锌鈥揃通过使用氧化还原活性1-甲基-3-丙基咪唑啉溴化,r2 MBs具有液体阴极,这不仅防止了Br3的扩散鈭?/但在充电和放电过程中也显示出快速动力学。
锌鈥揃r2 MBs显示相同数量的阴极和阳极。他们还提供了创纪录的高面积容量和能量密度,是大多数平面微电池的10倍以上。
锌鈥揃r2 MB可进行极性切换,因此在可能的故障操作期间(例如充电期间错误连接阴极和阳极)允许自整流。
“合适的结合强度和电极中松散的网络微观结构之间的结合赋予了锌鈥揃r2 MBs具有出色的性能,”刘教授说。
这项工作为通过状态、机械性能和微结构的精细设计促进小型电子器件的发展提供了新的见解。