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Chinesische Forscher haben einen Prototyp planarer und flexibler 3D-gedruckter Natrium-Ionen-Mikrobatterien (NIMBs) mit ultrahoher Flächenkapazität und erhöhter Leistung entwickelt, heißt es in einem kürzlich in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlichten Forschungsartikel.
Planare NIMBs sind eine vielversprechende neue Mikro-Energiequelle, da sie reichhaltige Natriumressourcen, niedrige Kosten und eine schnelle Natriumionenübertragung aufweisen. Aufgrund der dünnen Mikroelektroden sind sie jedoch durch eine geringe Flächenkapazität beeinträchtigt.
Die Forscher vom Dalian Institute of Chemical Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelten 3D-druckbare Tinten mit geeigneter Viskosität und hoher Leitfähigkeit. Das Material ermöglicht es, NIMB-Mikroelektroden in mehreren Schichten zu drucken, die eine sehr hohe Dicke von etwa 1.200 Mikrometern erreichen und gleichzeitig effektive Ionen- und Elektronenübertragungspfade aufrechterhalten.
Die 3D-gedruckten NIMBs liefern eine überragende Flächenkapazität von 4,5 mAh pro Quadratzentimeter bei einer niedrigen Stromdichte von 2 mA pro Quadratzentimeter und übertreffen damit die modernsten gedruckten Mikrobatterien, heißt es in dem Forschungsartikel.
Die neuen NIMBs weisen mit 3,6 mAh pro Quadratzentimeter bei einer hohen Stromdichte von 40 mA pro Quadratzentimeter eine verbesserte Ratenkapazität und eine robuste langfristige Zyklenlebensdauer von bis zu 6.000 Zyklen auf.
Darüber hinaus weisen die planaren NIMB-Mikroelektroden eine gute mechanische Flexibilität unter verschiedenen Biegebedingungen auf.
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