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小型化電子設備的供電設備非常需要具有良好維護的容量和高速率性能。盡管 Ni-Zn 微電池可以在一定程度上滿足需求，具有固有的快速動力學，但由于重復的晶格應變，它仍然遭受不可逆的結構退化。

在此，武漢理工大學麥立強教授、何亮副研究員等人通過原位電化學方法，包括納米多孔鎳的重構和外延Zn(OH)₂納米相的引入，合理構建了具有超高倍率性能的穩定Ni-Zn微電池。

相互連接的納米多孔鎳的表面重建能夠提供足夠的導電性和反應位點。為了保持高反應性表面，在電還原過程中引入鋅離子，將氧化的 Ni-NiOOH還原為Ni-Ni(OH)₂/Zn(OH₎₂。外延非活性Zn(OH)₂部分極大地緩解了質子嵌入/提取過程中的結構變形。

圖1. 鎳微電極制作示意圖

因此，制備的鎳微電極在電流密度放大500倍時表現出63.8% 的容量保持率，并且改性氫氧化物有助于多孔結構的良好穩定性（10000次循環后容量保持率為 92%）。此外，當以實用指標測量組裝的Ni-Zn微電池時，可獲得出色的功率密度 (320.17 mW cm^-2) 和穩定的快速充電性能（在3500次循環中容量保持率超過 90%）。

這種納米結構的表面重建策略為電極結構的優化提供了新的方向，豐富了集成微電子的高性能輸出單元。

圖2. 組裝的微型電池的電化學性能

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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麥立強/何亮Small：一種具有超高倍率能力的耐用Ni-Zn微電池

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