中国科学院大連化学物理研究所は、カスタマイズされた完全3Dプリント亜鉛イオンハイブリッドコンデンサを開発した。

中国科学院大連化学物理研究所は、カスタマイズされた完全3Dプリント亜鉛イオンハイブリッドコンデンサを開発した。
出典:中国科学日報 最近、中国科学院大連化学物理研究所の研究員である呉中帥氏が率いるチームは、インク直接書き込み法と熱溶解積層法という2つの3D印刷法を通じて、完全に印刷されカスタマイズ可能な水性亜鉛イオンハイブリッドコンデンサを構築する新しい戦略を提案しました。この戦略を使用して、研究チームは階層的多孔質構造を持つ高面積容量正極と、樹枝状結晶のない安定構造を持つ亜鉛金属負極の構築に成功し、高い比エネルギーと長いサイクル安定性を備えた亜鉛イオンハイブリッドコンデンサを準備しました。関連する研究結果は「Advanced Energy Materials」に掲載されました。

亜鉛イオン電気化学エネルギー貯蔵デバイスは、その低い酸化還元電位、高い理論容量、高い安全性により、幅広い注目を集めています。亜鉛イオンハイブリッドコンデンサは、亜鉛イオン電池とスーパーコンデンサの利点を効果的に組み合わせ、高エネルギー密度と高電力密度を実現します。しかし、水性亜鉛イオンハイブリッドコンデンサには、表面容量が低い、亜鉛デンドライトが成長する、デバイスフォームファクタが限られているなどの問題がまだ残っており、実際の用途でのさらなる開発を妨げています。

研究チームは、インク直接書き込み法と熱溶解積層法という 2 つの 3D 印刷方法を使用して、多孔質マイクロ格子正極、樹枝状結晶のない金属亜鉛負極、ゲル電解質、プラスチック パッケージを含む、完全に印刷される亜鉛イオン ハイブリッド コンデンサを構築しました。その中で、亜鉛負極に印刷された金属安定構造は、亜鉛デンドライトの成長を効果的に抑制し、亜鉛イオンハイブリッドコンデンサのサイクル寿命を延ばします。階層型多孔質カソードにより、活性物質の面負荷が増加し、Znイオンハイブリッドコンデンサの面容量が向上します。


チームは、熱溶解積層法3Dプリント技術を組み合わせて、亜鉛イオンハイブリッドコンデンサの構築をベースとして電極構造に合わせたパッケージ構造を構築し、カスタマイズ可能な形状の完全3Dプリント亜鉛イオンハイブリッドコンデンサの実現に成功しました。

この研究は、カスタマイズ可能なエネルギー貯蔵デバイスにおける 3D 印刷技術の応用可能性を実証しています。

関連論文情報: https://doi.org/10.1002/aenm.202200341

金属、亜鉛イオン、化学、エネルギー

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