Schema della fabbricazione serigrafica di Zn//MnO2 MB stampati e fotografie ottiche che mostrano la fabbricazione per stampa graduale di Zn//MnO2 MB. (ad) Schema della fabbricazione serigrafica di Zn//MnO2 MB stampati:(a) il substrato in PET nero , (b) i collettori di corrente di grafene stampati, (c) il catodo MnO2 stampato, (d) l'anodo di Zn stampato. (e-h) Fotografie ottiche che mostrano la fabbricazione di stampa graduale di Zn//MnO2 MB:(e) il substrato di PET nero, (f) i collettori di corrente al grafene, (g) il catodo MnO2 stampato e (h) l'anodo Zn stampato sulle dita interdigitali di grafene. (i-k) MB di Zn//MnO2 stampati sui diversi substrati, compreso (i) panno, (j) carta A4, e (k) vetro. Credito:©Science China Press
Il crescente sviluppo dell'elettronica su microscala ha stimolato la domanda delle corrispondenti fonti di energia su microscala, soprattutto per le micro-batterie (MB). Però, i complessi processi di produzione e la scarsa flessibilità delle tradizionali batterie impilate hanno ostacolato le loro applicazioni pratiche.
Gli MB planari hanno recentemente attirato l'attenzione grazie alla loro semplice miniaturizzazione, facile integrazione seriale/parallelo e capacità di lavorare senza membrane di separazione. Per di più, la geometria planare ha un percorso di diffusione ionico estremamente breve, che è attribuito alla piena integrazione dell'elettronica stampata su un unico substrato. Anche, al fine di eliminare i problemi di sicurezza indotti dall'elettrolita organico infiammabile, l'elettrolita acquoso, caratterizzato da intrinseca non infiammabilità, alta conducibilità ionica, e atossicità, è un candidato promettente per applicazioni MB indossabili e flessibili su larga scala. Come conseguenza, varie tecniche di stampa sono state utilizzate per fabbricare MB acquosi planari. "In particolare, la serigrafia può controllare efficacemente il disegno preciso del modello con la reologia regolabile degli inchiostri, ed è molto promettente per applicazioni su larga scala, " disse l'autore.
In un nuovo articolo pubblicato su Pechino Rassegna scientifica nazionale , Zhong-Shuai Wu all'Istituto di Fisica Chimica di Dalian, Accademia cinese delle scienze, costruito acquoso ricaricabile planare Zn/MnO 2 batterie con una strategia di stampa serigrafica applicabile e conveniente. "Il planare Zn/MnO 2 micro-batterie, privo di separatori, sono stati prodotti stampando direttamente l'inchiostro di zinco come anodo e l'inchiostro γ-MnO2 come catodo, inchiostro di grafene di alta qualità come collettori di corrente privi di metalli, lavorando in elettroliti acquosi neutri rispettosi dell'ambiente di 2 M ZnSO 4 e 0,5 M MnSO 4 , " ha affermato l'autore. Diverse forme di Zn/MnO 2 MB sono stati fabbricati su diversi substrati, implicando le potenziali applicazioni diffuse.
Zn/MnO . senza separatore planare 2 MB, testato in elettrolita acquoso neutro, fornire un'elevata capacità volumetrica di 19,3 mAh/cm3 (corrispondente a 393 mAh/g), a 7,5 mA/cm3, e notevole densità energetica volumetrica di 17,3 mWh/cm3, prestazioni superiori alle batterie al litio a film sottile ( <=10 mWh/cm3). Inoltre, Lo Zn/MnO 2 i MB planari presentano una ciclabilità a lungo termine, mantenendo un'elevata capacità di ritenzione dell'83,9% dopo 1300 volte a 5 C, superiore a Zn/MnO . impilato 2 MB segnalati. Anche, Zn/MnO 2 i MB planari mostrano un'eccezionale flessibilità senza decadimento osservabile della capacità sotto gravi deformazioni, e notevole integrazione seriale e parallela per la realizzazione di celle bipolari ad alta tensione e capacità di uscita.
Questo risultato soddisfacente aprirà numerose interessanti opportunità in varie applicazioni di intelligenti, elettronica stampata e miniaturizzata. Anche, questo lavoro ispirerà gli scienziati che lavorano nella nanotecnologia, chimica, scienza dei materiali e stoccaggio dell'energia, e può avere un impatto significativo sia sul futuro sviluppo tecnologico di dispositivi planari di accumulo di energia su microscala sia sulla ricerca di materiali a base di grafene.
