近期，我院石绍宏老师在3D打印水系锌离子电池研究领域取得重要进展，研究成果以“Lightweight Zn-philic 3D-Cu Scaffold for Customizable Zinc Ion Batteries”为题，发表在SCI杂志《Advanced Functional Materials》（中科院1区，IF =19.0）上。论文第一作者为我院石绍宏助理教授，学生第一作者为周东成硕士研究生，通讯作者为四川大学刘慰研究员，广西大学为第一完成单位。该研究工作得到国家重点研发计划（2022YFE0135900）、国家自然科学基金项目（52303036）、广西科技基地和人才专项项目（GUIKE AD23026179）等项目支持。近年来，结合3D打印增材制造技术，该团队已在Nano-Micro Lett.、Chem. Eng. J.、Compos. Part B Eng.、Carbohyd. Polym.等发表高水平SCI论文多篇。
新兴的可穿戴或植入式电子设备是传感、监测和治疗的强大互动平台，这需要具有可定制尺寸和几何形状的高性能电池。与其他电池系统相比，水系锌离子电池具有优异的生物相容性，不涉及重金属和氟化物等对人体有毒的元素，是最合适的电池系统。然而，其锌枝晶生长和析氢反应会造成电池内部短路、库伦效率低和循环寿命缩短。据此，石绍宏老师团队利用3D打印增材制造技术和化学沉积相结合，开发了一种具有可定制几何形状的轻质三维铜结构，提供了与商业泡沫铜相当的导电性，并减少约80%的铜用量。同时采用亲锌石墨烯涂层促进锌在三维铜表面均匀且优先Zn(002)晶面生长，大大抑制了析氢反应。负载锌的三维电极可使对称电池在10 mA cm-2下稳定循环300小时，比累积容量达到 86.7 Ah g-1，表现出优异循环稳定性、高充电率和轻量化电极特征。全3D打印的袋式全电池（3.6 mAh）在1C下循环200次后，仍显示出91.4%的容量保持率，充分体现了其在新型电池的适用性。该研究不论从电池结构设计的自由度还是其性能表现，均为开发轻质集流体和可定制、高能量的水系锌离子电池提供了创新思路。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202312664
编辑|周大淇
审核|王欣鹏
