近日，大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組（DNL21T3）吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)鋅錳電池方面研究有了新進(jìn)展，發(fā)展了低成本、規(guī)模化的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，制備出具有良好商業(yè)應(yīng)用前景、高度柔性、高安全和長壽命的二次水系平面化鋅錳微型電池，相關(guān)進(jìn)展發(fā)表在《國家科學(xué)評論》（National Science Review）上。此外，在同期期刊上，韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)究院（UNIST）微型儲能專家Sang-Young Lee教授為該文撰寫點(diǎn)評文章——“可規(guī)模、更安全、可印刷的鋅錳平面微型電池可廣泛應(yīng)用于智能電子器件”（Scalable and safer, printed Zn//MnO2 planar micro-batteries for smart electronics），對該工作進(jìn)行了高度評價。

新一代微型化、可穿戴電子產(chǎn)品的發(fā)展，極大地刺激了人們對與之相匹配的新概念、高安全、長壽命微型儲能器件，尤其是平面化微型電池的迫切需求。平面化微型電池具有高度集成一體化的特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)三明治構(gòu)型電池體積大、機(jī)械柔性差、彎曲狀態(tài)下界面易分離等缺點(diǎn)，是非常具有發(fā)展前景的一類新型可穿戴電子器件功率源。為了進(jìn)一步提高電池功率源的安全性能，研究人員正在積極開發(fā)高安全水系電解液取代可燃性有機(jī)電解液，構(gòu)建安全性高的水系平面化微型電池。其中，得益于電極材料的豐富儲量，鋅錳水系電池備受關(guān)注。然而，目前發(fā)展與集成電子器件高度兼容的高安全、低成本平面鋅錳電池關(guān)鍵制備技術(shù)仍然非常缺乏。

為解決這一問題，該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種低成本、簡單高效、規(guī)模化的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，成功制備出兼具良好機(jī)械柔性、高安全和長壽命的新概念水系平面化鋅錳微型電池。科研人員首先以二氧化錳、鋅粉、石墨烯為功能材料，分別配置出鋅錳電池的正負(fù)電極和石墨烯集流體觸變性油墨；然后采用多步絲網(wǎng)印刷的方法，實(shí)現(xiàn)了平面化鋅錳微型電池簡單、低成本的規(guī)模化制備。該鋅錳電池不僅具有環(huán)境友好、高安全的特點(diǎn)，而且表現(xiàn)出了超長的工作壽命，在5C的電流密度下循環(huán)1300圈仍能保持83.9%的比容量，同時兼具良好的機(jī)械柔性和性能一致性。此外，印刷基底的多樣性可滿足不同應(yīng)用場景的需求。重要的是，絲網(wǎng)印刷是工業(yè)上已成熟的技術(shù)，因此該工作提出了一種非常有工業(yè)應(yīng)用前景的規(guī)模化制備平面化鋅錳微型電池的方法，也為其它平面化柔性儲能器件的發(fā)展提供了新的思路。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項(xiàng)目的資助。

原標(biāo)題:我所平面化鋅錳微型電池取得新進(jìn)展大連化物所平面化鋅錳微型電池研究取得新進(jìn)展