【產(chǎn)通社，7月1日訊】中國科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，大連化學(xué)物理研究所研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)，提出了通過油墨直寫成型和熔融沉積成型兩種3D打印方法，構(gòu)建全打印可定制水系鋅離子雜化電容器的新策略。團(tuán)隊(duì)利用該策略，構(gòu)筑了具有分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的高面容量正極，以及無枝晶穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的鋅金屬負(fù)極，制備出高比能、長循環(huán)穩(wěn)定的鋅離子雜化電容器。

隨著定制化電子產(chǎn)品使用的增加，發(fā)展高能量密度且形狀可定制的電化學(xué)儲(chǔ)能器件已逐漸成為清潔能源轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)的迫切需求。鋅離子電化學(xué)儲(chǔ)能器件因其低氧化還原電位（-0.76 V）、高理論電容（823 mA h/g）、高安全性而引起了廣泛關(guān)注。鋅離子雜化電容器有效結(jié)合了鋅離子電池和超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能量密度和高功率密度。然而，水系鋅離子雜化電容器仍存在面容量較低、鋅枝晶生長及器件形狀因子的限制，阻礙了其在實(shí)際應(yīng)用中的進(jìn)一步發(fā)展。

該工作中，研究團(tuán)隊(duì)通過油墨直寫成型和熔融沉積成型兩種3D打印方法構(gòu)建了全打印鋅離子雜化電容器，包括多孔微晶格正極、無枝晶的金屬鋅負(fù)極、凝膠電解質(zhì)和塑料封裝。其中，鋅負(fù)極上打印的金屬穩(wěn)定結(jié)構(gòu)有效地抑制了鋅枝晶的生長，延長了鋅離子雜化電容器的循環(huán)壽命（10000次循環(huán)后的電容保持率為100%）。分級(jí)多孔正極提高了活性材料的面積負(fù)載，從而提高了鋅離子雜化電容器的面積電容，所制備的鋅離子雜化電容器表現(xiàn)出4259 mF/m2的高面電容和1514 μWh/cm2的高面能量密度。團(tuán)隊(duì)結(jié)合熔融沉積成型3D打印技術(shù)，在構(gòu)建鋅離子雜化電容器的基礎(chǔ)上，構(gòu)筑出了與電極結(jié)構(gòu)相符的封裝結(jié)構(gòu)，成功實(shí)現(xiàn)了形狀可定制的全3D打印鋅離子雜化電容器。該工作展現(xiàn)了3D打印技術(shù)在可定制化儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用潛力。

相關(guān)研究成果以All 3D Printing Shape-conformable Zinc Ion Hybrid Capacitors with Ultrahigh Areal Capacitance and Improved Cycle Life為題于近日發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金、遼寧省中央引導(dǎo)地方專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

查詢進(jìn)一步信息，請?jiān)L問官方網(wǎng)站http://www.cas.cn/syky/，以及http://doi.org/10.1002/aenm.202200341。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）