湖南大学段辉高教授、张冠华副教授等人突破传统锌负极优化策略，提出“多功能3D结构电极”新思路，借助跨尺度高精度3D打印技术和化学沉积/电沉积技术成功实现结构功能一体化锌负极的可靠制造。相关成果以“3D-printed multi-channel metal lattices enabling localized electric-field redistribution for dendrite-free aqueous Zn-ion batteries”为题发表于能源材料与器件领域顶级期刊《Advanced Energy Materials》。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003927

为文章提供主要科研支撑的仪器设备：

图1.共聚焦拉曼显微镜（Alpha 300R）

    此外，段辉高教授、张冠华副教授等人实现了形状尺寸可灵活设计的透明金属网格薄膜在任意基底上（导电和不导电）的可靠制造，其透光率和导电率可根据实际应用需求进行设计和调整。相关研究工作以“Integrating Flexible Ultralight 3D Ni Micromesh Current Collector with NiCo Bimetallic Hydroxide for Smart Hybrid Supercapacitors”为题在《Advanced Functional Materials》期刊上发表（DOI：10.1002/adfm.202100290），湖南大学为第一单位。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100290

为文章提供主要科研支撑的仪器设备见图1、图2。

以上设备预约方式：湖南大学仪器设备共享管理平台（http://sbgx.hnu.edu.cn/）及微信预约助手

放置地点：汽车车身先进设计制造国家重点实验室

联系人：张冠华

联系电话：15084785606

研究内容简介

（一）

    多级金属点阵结构的3D通孔结构和超亲水表面能够有效调控电极电场分布，实现诱导锌金属优先沉积到点阵通孔结构内侧，保证点阵电极表面锌均匀沉积。通过电极在电解液中的电流密度分布模拟和锌沉积/剥离过程的原位显微观察证实3D Ni-Zn微点阵电极具有更低的锌成核过电位、更多的成核位点、更均匀的局域电场分布、更高的可逆锌沉积/剥离效率。此外，由3D Ni-Zn微点阵负极和聚苯胺插层的氧化钒正极组装而成的全电池表现出了优异的电化学性能。这种具有有序3D通孔结构的导电金属微点阵为开发其它高性能金属(如Li, Na, K, Mg, Al)电池提供了新的思路。图3是3D Ni-Zn金属网格电极加工流程示意图及实物照片。

（二）

    传统平面集流体存在刚性笨重、高厚度、低负载等瓶颈问题，导致集成的电池柔性差、容量偏低并且电池功能单一，严重制约了其在可穿戴设备的应用。针对上述问题，团队所制备的超柔、超轻、超透三维镍微金属网格（3D NM）集流体与具有电致变色性能的高比容量Ni-Co双金属氢氧化物（NiCo BH）集成的智能柔性电容器具有稳定在1.5 V的输出工作电压，并且表现出长寿命（15000次循环保持原始容量的83.7%）。此外，由3D NM NiCo BH组装的非对称电容器还具有电量温馨提示功能，即通过墨绿(1.5 V)到棕色(0 V)的颜色变化来感应系统的电量变化。图4是3D NM@NiCo BH电极制备过程示意图。

供稿人： 张冠华、易洪波

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