【摘 要】
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随着打印技术和材料的不断发展,具有长耐久性,良好安全性,高能量密度和功率密度的3D打印电池最终将广泛应用于许多领域。此外,高能量密度锂离子电池（LIBs）目前已经占领了商用可再充电电池市场。但是,锂资源有限,成本高以及有机电解质不安全的特性,限制了它的进一步发展。在这种情况下,水系可充电锌离子电池（ZIBs）凭借其生态友好,成本低廉和安全性高的优势,被视为下一代储能系统的理想选择。然而,由于枝晶的
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随着打印技术和材料的不断发展,具有长耐久性,良好安全性,高能量密度和功率密度的3D打印电池最终将广泛应用于许多领域。此外,高能量密度锂离子电池（LIBs）目前已经占领了商用可再充电电池市场。但是,锂资源有限,成本高以及有机电解质不安全的特性,限制了它的进一步发展。在这种情况下,水系可充电锌离子电池（ZIBs）凭借其生态友好,成本低廉和安全性高的优势,被视为下一代储能系统的理想选择。然而,由于枝晶的生长和锌负极不良的副反应会影响电池的循环稳定性,阻止了其在商业应用上的发展。这项研究探讨了开发3D打印锌负极电池的主要挑战和潜在的研究前沿。尖锐的锌枝晶通常会刺穿隔膜,导致电池短路,这会使电子设备失效。为抑制锌枝晶的生长,多种不同的技术手段已被开发出来,包括负极表面改性,电极结构改进,电解质的优化以及多功能隔膜的设计。为了优化电解质,“盐包水”和在电解质中添加有效成分以此实现电池性能的改善。对于表面改性,已经发展出了一些成功技术,例如分层沉积和溶液浸渍。对于电极结构改进,开发3D高表面积锌负极被认为是限制枝晶生长的有效方法。本文旨在分析可再充电的水性锌离子电池（ZIBs）,包括锌离子电池负极的设计制造,正极材料的选取以及分析电池的能量存储机理。在ZIBs中,正极反应随正极材料类型的不同而不同,本文中所采用的正极材料为钒基氧化物;关于锌负极的设计,则是利用立体光刻（SLA）的3D打印方法来实现电极结构的优化。从电池的测试数据来看,CE的使用率超过90%,如此高的比例说明电池具有不错的性能。此外,在1m A cm-2的电流密度下的3D Cu-Zn对称电池,显示出较低的过电位和稳定的循环能力,明显优于平面锌。另一方面,PVO//3D Cu-Zn的初始容量为112 m Ah g-1,初始库伦效率为99%。随着循环次数的增加,电池容量显然呈现出下降的模式,但是库伦效率依旧保持较高的水平。三维锌负极抑制枝晶生长将为开发和制造更好的水性锌离子电池开辟新的方向以及未来的发展方向.
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