近日，我室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队受邀撰写了3D打印微型电池的综述文章，系统总结了3D打印在微型电池电极结构、器件构型和系统集成方面的重要研究进展及未来发展趋势。
随着柔性/可穿戴电子产品、自供电微系统和物联网的广泛普及，电子系统从“不可移动/笨重”转变为“便携/紧凑”，刺激了超越传统电池技术新型电源的开发。相比于刚性/笨重的传统电源，3D打印微型电池具有设计多样性，形状/性能与电子器件高兼容性，可扩展/低成本的可加工性。发展3D打印材料、墨水、方法、器件构型，以及厘清它们与系统之间的关联，是实现可定制高性能3D打印微型电池的关键。自2019年以来，508组研究团队在3D打印微型电化学能源材料与器件方面开展了较为系统的研究：设计并发展了3D打印高电压微型超级电容器（J. Energy Chem.，2021），3D打印长寿命锌离子杂化电容器（Adv. Energy Mater.，2022），3D打印柔性化钠离子微型电池（Adv. Mater.，2022），3D打印高能量锂金属电池（Energy Storage Mater.，2023），3D打印定制化电解质（Natl. Sci. Rev.，2023），3D打印可降解微型超级电容器（ACS Nano，2023），3D打印微型超级电容器与湿度传感集成系统（Carbon Energy，2024），以及3D打印模块化微型超级电容器（Adv. Mater.，2024）等。
本综述聚焦于3D打印微型电池的最新进展，以及可打印材料、墨水的理性设计与打印技术之间的密切关系。首先，文章讨论了不同类型3D打印技术构筑微型电池的独特性及可适配性，介绍了微型电池的可打印单元和制备可打印墨水的普适性方法；随后，重点阐述了3D打印在微型电池电极结构、器件构型，性能调控和系统集成方面的突出作用；最后，文章指出，基于新型功能材料设计，先进打印技术开发，新器件结构研制，小尺度下独特反应机制阐释和集成微系统构建的全链条研究工作，可最大限度挖掘3D打印微型电池的应用潜力。
相关研究成果以“The Status and Challenging Perspectives of 3D-Printed Micro-Batteries”为题发表在Chemical Science上。该工作的第一作者是508组博士毕业生马佳鑫。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 马佳鑫、郑双好）
文章链接：https://doi.org/10.1039/D3SC06999K
