高性能、微型电化学储能设备对于未来的小型化电子设备至关重要，例如智能医疗植入物、无线传感器和物联网。与微型超级电容器相比，微型电池(MB)通常显示出更高的能量密度和更稳定的电压输出。

然而，目前的MBs涉及繁琐的构建程序和不令人满意的电化学性能。此外，不存在构建或操作液体微电极的方法。

由清华大学曲良体教授、北京理工大学张志攀教授和中国科学院力学研究所刘峰教授领导的联合研究团队最近提出了一种双镀层。快速构建具有超高面能量密度和极性可切换功能的新型锌溴微电池(Zn-Br2MBs)的策略。

结果发表在《科学进展》上。

在这种策略中，正极和负极在微电极上的原位电镀发生在充电过程中，从而消除了活性材料的合成。此外，还可以避免以前方法中麻烦且耗时的阴极和阳极质量匹配，因为新方法涉及在阴极-阳极对中电镀。

研究人员使用具有氧化还原活性的溴化1-甲基-3-丙基咪唑鎓构建了第一个带有液体阴极的Zn-Br2MB水溶液，它不仅可以防止Br3-的扩散，而且在充电和放电过程中表现出快速的动力学。

Zn-Br2MB显示出相同数量的阴极和阳极。它们还提供了创纪录的面积容量和能量密度，是大多数平面微电池的10倍以上。

Zn-Br2MB是极性可切换的，因此允许在可能的故障操作期间进行自整流，例如在充电期间错误地连接阴极和阳极。

“电极中合适的结合强度和松散的网络微结构相结合，赋予了Zn-Br2MBs出色的性能，”刘教授说。

这项工作为通过对其状态、机械性能和微观结构的精细设计来促进小型化电子产品的发展提供了新的见解。