水系锌离子储能器件有灵活性、操作安全性和环境友好性等特点，然后其稳定性受到锌负极、半固态电解质的限制。为实现锌离子电池在柔性可穿戴电子系统中的兼容集成，并提升其可靠续航时长，南方科技大学林苑菁课题组开发了一种全打印、可汗液激活的微型锌/二硫化钼(Zn/MoS2)-二氧化锰(MnO2)电池(图3)。该研究以题为“Fully
Printed and Sweat-Activated Micro-Batteries with Lattice-Match Zn/MoS2Anode for Long-Duration Wearables”的论文发表在《Advanced Materials》上。图1. 以锌/二硫化钼为负极的汗液激活微电池示意图▲图一为微型电池和打印负极材料的示意图。该电池负极采用二维MoS2来实现与Zn粉末的晶格匹配，有助于锌离子的均匀沉积，不仅增强了锌负极的稳定性，还促进了电子和离子的传输效率；利用弱酸性汗液，补充电解质中的水分和离子，稳定电解质的pH值，有效减少MnO2正极上的副产物，延长电池的使用寿命；通过分层打印技术，可控沉积活性材料，提升器件性能，并实现图案化电池制备。图2. Zn/MoS2复合材料及油墨的形态和结构表征▲图二展示了Zn/MoS2复合材料的形貌和结构特征，二维MoS2可有效抑制锌枝晶生长。图3. 可打印Zn/MoS2负极的电化学性能评价及形貌表征
▲图三提供了锌粉负极的电化学性能测试结果。通过静电自组装技术，将2D MoS2与Zn粉末结合，优化锌负极的结构，极大提升了电池的循环性能和安全性。
图4. 可打印Zn/MoS2-MnO2微型电池的电化学性能▲图四展示了打印Zn/MoS2-MnO2微型电池的电化学性能，包括不同电流密度下的倍率性能和电池在弯曲和扭转循环下的容量保持情况。电池在0.16 mA cm-²的电流密度下可达到318.9 μAh cm-²的比容量、424.6 μWh cm-²的能量密度，并在250个充放电周期后仍保持约90%的循环稳定性。
▲图五展示了微型电池在实际环境中的应用场景和潜在用途。表皮汗液可以为电解液补充水分和离子，同时，其温和的酸性有助于维持稳定的pH水平，动态减少MnO2正极上的副产物。因此，Zn/MoS2-MnO2微电池具有显著的循环性能增强和理想的能量存储容量，可用于驱动电致变色器件、手机充电及显示等模块。该汗液激活的微电池为可穿戴设备提供了环境友好能源存储技术的可行策略。
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