超薄超輕鋅微網誘導的空間選擇沉積用于柔性高比能鋅離子電池

超柔性、超輕型可充電水基鋅離子電池（ZIBs）具有環保、高**性等優點，有望成為柔性電子系統的候選儲能技術。目前，金屬基剛性基底上的ZIBs的能量密度和循環穩定性達到令人滿意的水平，而非柔性基底則嚴重阻礙了它們在便攜式電子設備中的廣泛商業應用。盡管柔性襯底工程器件方興未艾，但高比能量柔性ZIBs的發展仍然面臨著巨大的挑戰。

近日，湖南大學段輝高教授，張冠華報道了將光刻技術與電化學加工技術相結合，構建了一種厚度為8 μm、面密度為4.9 mg cm^?2的柔性超薄、超輕鋅微網，其具有規則排列的Zn負極微孔結構。所涉及的工藝技術高度成熟，具有很強的可擴展性。

文章要點

1）獨特的微孔工程鋅微網具有極好的柔韌性和可折疊性，增強了機械強度，并具有更好的潤濕性。作為Zn負極，Zn微網比平面Zn膜具有更低的過電位和更好的循環穩定性，這主要歸因于規則排列的微孔誘導的空間選擇沉積和抑制Zn枝晶生長所致。

2）在COMSOL框架下的數值模擬和Zn沉積的原位顯微觀測系統進一步證實了鋅微網對離子濃度分布和電流分布的誘導作用，其中Zn離子優先形核并沉積在微孔的內壁。

3）實驗結果表明，由聚苯胺插層氧化釩（PVO）正極和Zn微網狀負極組成的ZIB具有優異的高倍率性能（保持率為67.6%，100倍電流密度從0.1 A g^?1增加到10.0 A g^?1)和長期穩定性(在10.0 A g^-1的大電流密度下，1000次循環后仍保持87.6%)。值得注意的是，獨立式鋅微網具有超輕的優勢，所構建的ZIB有望在高比能電子器件中得到應用。此外，組裝后的軟包電池在不同的實用場景下表現出**的柔性性能和耐用性能，為柔性ZIB和下一代柔性電子產品開辟了機會。