麦立强/何亮Small：一种具有超高倍率能力的耐用Ni-Zn微电池

小型化电子设备的供电设备非常需要具有良好维护的容量和高速率性能。尽管 Ni-Zn 微电池可以在一定程度上满足需求，具有固有的快速动力学，但由于重复的晶格应变，它仍然遭受不可逆的结构退化。

在此，武汉理工大学麦立强教授、何亮副研究员等人通过原位电化学方法，包括纳米多孔镍的重构和外延Zn(OH)₂纳米相的引入，合理构建了具有超高倍率性能的稳定Ni-Zn微电池。

相互连接的纳米多孔镍的表面重建能够提供足够的导电性和反应位点。为了保持高反应性表面，在电还原过程中引入锌离子，将氧化的 Ni-NiOOH还原为Ni-Ni(OH)₂/Zn(OH₎₂。外延非活性Zn(OH)₂部分极大地缓解了质子嵌入/提取过程中的结构变形。

图1. 镍微电极制作示意图

因此，制备的镍微电极在电流密度放大500倍时表现出63.8% 的容量保持率，并且改性氢氧化物有助于多孔结构的良好稳定性（10000次循环后容量保持率为 92%）。此外，当以实用指标测量组装的Ni-Zn微电池时，可获得出色的功率密度 (320.17 mW cm^-2) 和稳定的快速充电性能（在3500次循环中容量保持率超过 90%）。

这种纳米结构的表面重建策略为电极结构的优化提供了新的方向，丰富了集成微电子的高性能输出单元。

图2. 组装的微型电池的电化学性能

A Durable Ni–Zn Microbattery with Ultrahigh-Rate Capability Enabled by In Situ Reconstructed Nanoporous Nickel with Epitaxial Phase, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103136

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麦立强/何亮Small：一种具有超高倍率能力的耐用Ni-Zn微电池

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