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科学家们开发出拥有中空结构的3D打印电极，大幅提升了混合锌离子储能装置的储能量。图片来源：美国加州大学洛杉矶分校

美国加州大学洛杉矶分校科学家领衔的团队研制出一种新型锌离子混合储能设备，其电极由3D打印技术制成，能量密度达同类设备的七倍。相关论文发表于新一期《Small》杂志。

新设备一端像传统锂离子电池那样储存能量，另一端则采用了类似超级电容器的碳电极。用锌而非锂来制造储能设备，将更便宜更可持续。因为锌的地壳储量是锂的百倍，不仅容易开采，回收也更为简便。超级电容器虽然储存的能量较少，但充放电极其迅速，且预期寿命可长达数十年。

超级电容器的瓶颈在于能量只能停留在电极表面。在最新研究中，团队通过两种途径大幅提升了能量密度：一是极大增加碳电极的表面积，二是用储能材料氧化钒填充这些表面。

为增大碳电极的表面积，团队将电极设计成蜂窝状或海绵状，内部布满微小的空腔。电极由3D打印技术构建而成：一种液态树脂在紫外激光照射下瞬间固化，以此逐层成型。随后，团队对打印件进行加热脱气，只留下一副充满开孔的导电碳骨架，再通过化学过程将氧化钒装载到这一结构之中。由此得到的组件表面积大得惊人，倘若把一克这样的材料压成薄片，能铺满大约10个标准网球场，这使其能够储存海量电荷。

新设备储存的电量不仅超过传统电容器7倍，而且在经历1500次充放电循环后，容量仍能保持在82%。

储存太阳能和风能以满足日益增长的用电需求，需要设备既能快速充放电，又成本低廉、能持续运行数十年。这款新设备恰好满足了所有这些苛刻条件。