近日，我院段辉高教授与张冠华副教授团队通过仿生蜂窝结构设计，实现了多物理场调控和均匀沉积的锌阳极，为制造高性能能源器件提供了新思路。成果以“Biomimetic Honeycomb Zn Anode Enabled Multi-Field Regulation toward Highly Stable Flexible Zn-Ion Batteries”为题发表在国际高水平期刊《Advanced Functional Materials》上。
柔性锌离子电池(ZIBs)是后锂时代高效安全柔性能源系统极具前景的候选者，但锌阳极面临电极厚度大、机械柔韧性差、反应动力学可控性差等问题，严重制约了ZIBs的快速发展。受自然启发，该团队通过锌阳极结构拓扑优化设计，利用先进复合微纳加工技术实现了一种拓扑优化的仿生蜂窝状柔性锌阳极（BH-Zn），仿生锌阳极因独特的有序阵列微结构和亲锌界面设计有效地优化了机械应力分布、电流密度分布和热效应分布，解决了ZIBs的锌阳极在复杂工况下不稳定的电化学表现。系列实验结果显示BH-Zn阳极的极化电压减半，具有超过2000 h的优异电化学循环稳定性，甚至在大容量（15 mAh/cm2）高达30 mA/cm2电流密度的工况下仍能保持良好的热稳定性。此外，基于BH-Zn阳极组装的柔性锌离子电池大电流长循环容量保持率提升20倍，并集成为高安全供能传感系统，用于实时健康监测。这一电极优化设计和高效制造策略可以扩展到其它高能量密度金属电池，并有望应用于多功能柔性集成系统。
该工作受到国家自然科学基金、研究院微纳制造与检测平台的支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202300419
天然蜂窝状结构启发仿生电极的设计
BH-Zn/P-Zn阳极和PVO阴极组合柔性zib的电化学性能
延伸阅读：
（一）微纳制造与检测平台简介
湖大粤港澳大湾区创新研究院（广州增城）致力于打造“大材料、大制造、大健康”三大公共服务平台体系。“大制造”平台优先推动“微纳制造与检测”板块的建设，旨在面向大湾区在半导体、微纳光学、光电子学、MEMS传感器、微纳生物医疗器械、仿生材料等产业领域的布局，通过2-3年的持续建设，打造一条全国产化6英寸微纳制造与检测的中试线，服务上述产业相关的前沿科技研发及产学研合作研究。
微纳制造与检测平台黄光区
平台目前已购置大幅面激光直写、接触式光刻机、深硅刻蚀、介质刻蚀、高精度3D打印、纳米压印、原子层沉积、离子束溅射镀膜、热蒸发、激光切割、精密电镀等微纳加工设备及扫描电镜、激光共聚焦表面形貌仪、傅里叶红外光谱仪、椭圆偏振仪、探针台等微纳测量设备，其中部分设备已正式投入使用并对外服务，支撑了微纳光学、MEMS传感器、微纳生物医疗器械等团队的科研，并已为河南中光学集团有限公司、深圳市吉祥云科技有限公司、深圳载愈生物科技有限公司的产品开发提供了技术委托服务。
该平台具备晶圆级器件的加工与服务能力，可承载前沿交叉学科创新研究和个性定制服务技术开发，为初创企业提供工艺开发及概念验证服务，让初创企业轻资产运营，欢迎相关企业及创业人员来研究院考察和洽谈合作。
平台地址：广州市增城区金融大道10号创悦孵化园D栋8楼。联系方式：普老师，gba@hnu.edu.cn
（二）微纳制造与微系统技术团队介绍
微纳制造与微系统技术团队由我院段辉高教授领衔，目前在院师生30余人，包括国家级青年人才2名，省部级人才6名。围绕微纳制造装备与工艺、微纳光学设计与制造、MEMS传感器及应用等方向，正在承担国家重点研发计划、国家自然基金、成果转化及产学研合作等各类项目20余项。
团队以电子束、离子束及光子束为主要工具，工艺能力贯穿“光刻、镀膜、刻蚀、封装”等整个半导体制造流程，并在“微光学、微传感、微能源”等高性能器件及装备应用方面积累了丰富的研究经验，先后在Nature、Nature Nanotechnology、Nature Electronics、Nature Energy、National Science Review、Light:Science & Applications、Engineering等期刊共发表SCI论文200余篇，获授权专利30余项。团队与美国麻省理工学院、英国南安普顿大学、新加坡国立大学、新加坡科技设计大学、德国斯图加特大学、韩国科学技术院（KAIST）等研究机构有长期的合作关系，建设有省级“微纳光学先进设计制造国际联合研究中心”。
团队长期招聘光学、光学工程、精密机械、精密仪器、半导体工艺、计算机、控制、材料、化学等方向的研究员、博士后和科研助理，欢迎感兴趣的研发人员加盟！
联系人：段老师，duanhg@hnu.edu.cn
来源 | 微纳制造与微系统技术团队
编辑 | 林 何
责编 | 普庆龄
