高性能、微型電化學(xué)儲能設(shè)備對于未來的小型化電子設(shè)備至關(guān)重要，例如智能醫(yī)療植入物、無線傳感器和物聯(lián)網(wǎng)。與微型超級電容器相比，微型電池(MB)通常顯示出更高的能量密度和更穩(wěn)定的電壓輸出。

然而，目前的MBs涉及繁瑣的構(gòu)建程序和不令人滿意的電化學(xué)性能。此外，不存在構(gòu)建或操作液體微電極的方法。

由清華大學(xué)曲良體教授、北京理工大學(xué)張志攀教授和中國科學(xué)院力學(xué)研究所劉峰教授領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究團隊最近提出了一種雙鍍層?？焖贅?gòu)建具有超高面能量密度和極性可切換功能的新型鋅溴微電池(Zn-Br2MBs)的策略。

結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進展》上。

在這種策略中，正極和負極在微電極上的原位電鍍發(fā)生在充電過程中，從而消除了活性材料的合成。此外，還可以避免以前方法中麻煩且耗時的陰極和陽極質(zhì)量匹配，因為新方法涉及在陰極-陽極對中電鍍。

研究人員使用具有氧化還原活性的溴化1-甲基-3-丙基咪唑鎓構(gòu)建了第一個帶有液體陰極的Zn-Br2MB水溶液，它不僅可以防止Br3-的擴散，而且在充電和放電過程中表現(xiàn)出快速的動力學(xué)。

Zn-Br2MB顯示出相同數(shù)量的陰極和陽極。它們還提供了創(chuàng)紀(jì)錄的面積容量和能量密度，是大多數(shù)平面微電池的10倍以上。

Zn-Br2MB是極性可切換的，因此允許在可能的故障操作期間進行自整流，例如在充電期間錯誤地連接陰極和陽極。

“電極中合適的結(jié)合強度和松散的網(wǎng)絡(luò)微結(jié)構(gòu)相結(jié)合，賦予了Zn-Br2MBs出色的性能，”劉教授說。

這項工作為通過對其狀態(tài)、機械性能和微觀結(jié)構(gòu)的精細設(shè)計來促進小型化電子產(chǎn)品的發(fā)展提供了新的見解。

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