Esquema de la fabricación por serigrafía de Zn // MnO2 MB impresos y fotografías ópticas que muestran la fabricación por impresión escalonada de Zn // MnO2 MB. (Ad) Esquema de la fabricación por serigrafía de Zn // MnO2 MB impresos:(a) el sustrato de PET negro , (b) los colectores de corriente de grafeno impresos, (c) el cátodo de MnO2 impreso, (d) el ánodo de Zn impreso. (e-h) Fotografías ópticas que muestren la fabricación por impresión escalonada de Zn // MnO2 MB:(e) el sustrato de PET negro, (f) los colectores de corriente de grafeno, (g) el cátodo de MnO2 impreso y (h) el ánodo de Zn impreso en los dedos de grafeno interdigitales. (i-k) Zn // MnO2 MB impresos en los diferentes sustratos, incluyendo (i) tela, (j) papel A4, y (k) vidrio. Crédito:© Science China Press
El creciente desarrollo de la electrónica a microescala ha estimulado la demanda de las correspondientes fuentes de energía a microescala, especialmente para microbaterías (MB). Sin embargo, Los complejos procesos de fabricación y la escasa flexibilidad de las baterías apiladas tradicionales han obstaculizado sus aplicaciones prácticas.
Los MB planos han atraído la atención recientemente debido a su simple miniaturización, fácil integración en serie / paralelo y capacidad de trabajar sin membranas separadoras. Es más, La geometría plana tiene una vía de difusión de iones extremadamente corta, que se atribuye a la integración total de la electrónica impresa en un solo sustrato. También, para deshacerse de los problemas de seguridad inducidos por el electrolito orgánico inflamable, el electrolito acuoso, caracterizado por la no inflamabilidad intrínseca, alta conductividad iónica, y no toxicidad, es un candidato prometedor para aplicaciones de MB flexibles y portátiles a gran escala. Como consecuencia, Se han usado varias técnicas de impresión para fabricar MB acuosos planos. "En particular, La serigrafía puede controlar eficazmente el diseño del patrón preciso con reología ajustable de las tintas, y es muy prometedor para aplicaciones a gran escala, "dijo el autor.
En un nuevo artículo publicado en Beijing Revista Nacional de Ciencias , Zhong-Shuai Wu del Instituto de Física Química de Dalian, Academia china de ciencias, Zn / MnO plano recargable acuoso construido 2 baterías mediante una estrategia de serigrafía aplicable y rentable. "El planar Zn / MnO 2 micro-baterías, libre de separadores, se fabricaron imprimiendo directamente la tinta de zinc como ánodo y la tinta γ-MnO2 como cátodo, tinta de grafeno de alta calidad como colectores de corriente libres de metales, trabajando en electrolitos acuosos neutros ambientalmente benignos de 2 M ZnSO 4 y 0,5 M MnSO 4 , ", afirmó el autor. Diversas formas de Zn / MnO 2 Los MB se fabricaron sobre diferentes sustratos, lo que implica las posibles aplicaciones generalizadas.
Zn / MnO sin separador plano 2 MB, probado en electrolito acuoso neutro, entregar una alta capacidad volumétrica de 19,3 mAh / cm3 (correspondiente a 393 mAh / g), a 7,5 mA / cm3, y una densidad de energía volumétrica notable de 17,3 mWh / cm3, superando a las baterías de litio de película fina ( <=10 mWh / cm3). Es más, El Zn / MnO 2 Los MB planos presentan ciclabilidad a largo plazo, manteniendo una alta capacidad de retención del 83,9% después de 1300 veces a 5 C, superior al Zn / MnO apilado 2 MB informados. También, Zn / MnO 2 Los MB planos exhiben una flexibilidad excepcional sin un deterioro de la capacidad observable bajo una deformación grave, y una notable integración en serie y en paralelo de la construcción de celdas bipolares con alto voltaje y capacidad de salida.
Este resultado satisfactorio abrirá numerosas oportunidades interesantes en diversas aplicaciones de inteligencia, electrónica impresa y miniaturizada. También, este trabajo inspirará a los científicos que trabajan en nanotecnología, química, ciencia de materiales y almacenamiento de energía, y puede tener un impacto significativo tanto en el desarrollo tecnológico futuro de dispositivos planos de almacenamiento de energía a microescala como en la investigación de materiales basados en grafeno.
