超薄超轻锌微网诱导的空间选择沉积用于柔性高比能锌离子电池

超薄超轻锌微网诱导的空间选择沉积用于柔性高比能锌离子电池

超柔性、超轻型可充电水基锌离子电池（ZIBs）具有环保、高**性等优点，有望成为柔性电子系统的候选储能技术。目前，金属基刚性基底上的ZIBs的能量密度和循环稳定性达到令人满意的水平，而非柔性基底则严重阻碍了它们在便携式电子设备中的广泛商业应用。尽管柔性衬底工程器件方兴未艾，但高比能量柔性ZIBs的发展仍然面临着巨大的挑战。

近日，湖南大学段辉高教授，张冠华报道了将光刻技术与电化学加工技术相结合，构建了一种厚度为8 µm、面密度为4.9 mg cm⁻²的柔性超薄、超轻锌微网，其具有规则排列的Zn负极微孔结构。所涉及的工艺技术高度成熟，具有很强的可扩展性。

文章要点

1）独特的微孔工程锌微网具有极好的柔韧性和可折叠性，增强了机械强度，并具有更好的润湿性。作为Zn负极，Zn微网比平面Zn膜具有更低的过电位和更好的循环稳定性，这主要归因于规则排列的微孔诱导的空间选择沉积和抑制Zn枝晶生长所致。

2）在COMSOL框架下的数值模拟和Zn沉积的原位显微观测系统进一步证实了锌微网对离子浓度分布和电流分布的诱导作用，其中Zn离子优先形核并沉积在微孔的内壁。

3）实验结果表明，由聚苯胺插层氧化钒（PVO）正极和Zn微网状负极组成的ZIB具有优异的高倍率性能（保持率为67.6%，100倍电流密度从0.1 A g⁻¹增加到10.0 A g⁻¹)和长期稳定性(在10.0 A g^-1的大电流密度下，1000次循环后仍保持87.6%)。值得注意的是，独立式锌微网具有超轻的优势，所构建的ZIB有望在高比能电子器件中得到应用。此外，组装后的软包电池在不同的实用场景下表现出**的柔性性能和耐用性能，为柔性ZIB和下一代柔性电子产品开辟了机会。