近日，中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員吳忠?guī)浥c副研究員鄭雙好團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了可形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的電極油墨與具有高離子電導(dǎo)率的電解質(zhì)油墨，顯著提高了3D打印高載量微電極中的電子和離子傳輸效率，研制出了高容量、高倍率柔性化的鈉離子微型電池。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。

平面鈉離子微型電池具有鈉資源豐富、成本低且鈉離子傳輸較快等優(yōu)勢，被認(rèn)為是一種有前景的新型微功率源。目前，鈉離子微型電池通過微加工技術(shù)制備出的微電極通常厚度有限(<10μm)，使得其面積容量低于0.04mAh/cm2，難以滿足對(duì)更高面積容量的需求。為此，需要發(fā)展一種高效可行的策略來構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)的鈉離子微型電池(電極厚度>100μm)，以充分利用有限的空間。然而，厚電極因彎曲度高、離子擴(kuò)散路徑長、電極材料利用不充分，阻礙了電子/離子的快速傳輸和轉(zhuǎn)化，從而難以實(shí)現(xiàn)高性能鈉離子微型電池的構(gòu)筑。

團(tuán)隊(duì)通過3D打印構(gòu)建出了高面積比容量、高倍率平面鈉離子微型電池。他們制備具有適當(dāng)黏度和流變特性的3D打印電極油墨，3D打印厚電極(厚度達(dá)1200μm)具有三維多孔導(dǎo)電框架結(jié)構(gòu)，有效提高了鈉離子微型電池的電化學(xué)性能。該鈉離子微型電池在低電流密度2mA/cm2時(shí)表現(xiàn)出4.5mAh/cm2的高面容量和7.33mWh/cm2的高面能量密度，其在高電流密度40mA/cm2時(shí)仍具有3.6mAh/cm2的高面容量以及6000圈的長循環(huán)穩(wěn)定性。此外，該鈉離子微型電池還表現(xiàn)出了優(yōu)異的機(jī)械柔性。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202205569