中科院大連化學物理研究所研發(fā)出定制化全3D打印鋅離子雜化電容器

來源： 中國科學報
近日，中科院大連化學物理研究所研究員吳忠?guī)泩F隊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，構建全打印可定制水系鋅離子雜化電容器的新策略。團隊利用該策略，成功構筑了具有分級多孔結構的高面容量正極和無枝晶穩(wěn)定結構的鋅金屬負極，制備出了高比能、長循環(huán)穩(wěn)定的鋅離子雜化電容器。相關研究成果發(fā)表于《先進能源材料》。

鋅離子電化學儲能器件因其低氧化還原電位、高理論電容和高安全性引起了廣泛關注。鋅離子雜化電容器有效結合了鋅離子電池和超級電容器的優(yōu)點，同時實現(xiàn)了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等問題，阻礙了其在實際應用中的進一步發(fā)展。

團隊通過油墨直寫成型和熔融沉積成型兩種3D打印方法，構建了全打印鋅離子雜化電容器，包括多孔微晶格正極、無枝晶的金屬鋅負極、凝膠電解質(zhì)和塑料封裝。其中，鋅負極上打印的金屬穩(wěn)定結構有效抑制了鋅枝晶的生長，同時延長了鋅離子雜化電容器的循環(huán)壽命。分級多孔正極提高了活性材料的面積負載，從而提高了鋅離子雜化電容器的面積電容。

結合熔融沉積成型3D打印技術，團隊在構建鋅離子雜化電容器的基礎上，構筑了與電極結構相符的封裝結構，成功實現(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打印技術在可定制化儲能器件方面的應用潛力。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202200341