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利用循环伏安方法研究打印电极薄层电化学 打印方法制备的二氧化锰正极的循环曲线 扫描速度：1mvs-1

（b）电沉积制备的二氧化锰薄膜的循环曲线 扫描速度：1mvs-1

图七 二氧化锰正极循环曲线

图七为二氧化锰正极循环伏安曲线图，其中a为喷墨打印方法制得的二氧化锰正极为采用喷墨打印技术制备的纳米二氧化锰电极，对电极和参比电极均为金属锌，电解液为氯化铵和氯化锌的混合液）b为通过电沉积制得的二氧化锰薄膜的循环曲线（制备方法见附录二）。

由图a可见在0.25V左右出现的还原峰对应为二氧化锰的还原反应（二氧化锰初级还原反应机理：Mn02+H20+e- MnOOH+OH-）。该峰呈尖锐且对称型，说明了此电极具有超薄特性，显示了利用喷墨打印技术制备电极的优越性。

（3）打印电极的放电特性研究 图八 二氧化锰正极的放电曲线图

图八为二氧化锰正极的放电曲线，从中可以看出该薄层电极的放电平台稳定。根据放电时间以及循环伏安测试中计算得到的二氧化锰反应质量可以推算出该超薄电极的放电容量约为2700mAh/g，放电电流密度为4.01A/g。显而易见，无论是从放电容量抑或是放电电流密度角度，本实验的结果都显示了其比传统方法制备的二氧化锰薄层电更加优越的性能。产生该结果的主要原因为：电极的厚度极薄，电极中活性物质发生电化学反应时扩散过程可忽略，电极反应速度快，且纳米二氧化锰颗粒大的比表面积为电极反应提供了较大的反应面积，因此该电极显示了高的电化学活性。由于能提供较大的放电电流密度及容量，该打印制备的纳米薄层电极有望在微型、薄型电源领域发挥其独特的优势。而且，利用此电极制备方法，可以通过控制喷

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墨打印的次数来控制所制备电极的容量。

利用喷墨打印技术制备二次可充电池是本项目所设想的重点。Zn-Ni电池虽然价格稍贵，但从比能量，循环寿命，容量衰减等角度均较其他电池显示了明显的优势，且由于锌来源广泛，不具有毒性，不会像镉一样对环境造成污染，因此Zn-Ni电池研究和开发的主要领域是手提式电子仪器、电动自行车、助动车、电动摩托、电动汽车和混合电动车的动力源。

我们选择氢氧化镍作为正极材料对超薄镍锌电池进行了初步探索性研究，已经得了性能较好的打印氢氧化镍正极。

上图为超薄打印镍电极的循环伏安曲线，尖锐对称的峰形体现了电极的超薄特性。0.41V处的氧化峰对应于二价镍离子向三价镍离子的转化；0.30V处的还原峰则对应于三价镍离子向二价镍离子的转化。

下图为超薄打印镍电极的放电曲线，由此曲线可以看出，该电极的放电比容量约为260mAh/g，目前文献所报道的该项指标，均小于200mAh/g。由此可见，用纳米材料制备的超薄电极可以大大提高材料的利用率。

五、技术认证

该技术荣获首届CE“爱迪生”杯全国重点高校科技创新竞赛一等奖；第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖等一系列奖项。并且是国家自然基金的重点扶持对象。发展前景乐观。

该技术已经申请了国专利。

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