चिप पर जस्ता-आयन माइक्रो-बैटरी के लिए उन्नत 3D माइक्रो-इलेक्ट्रोड

संक्षेप: सुरक्षित, लागत-कुशल प्रणालियाँ पेश करने वाले उच्च-प्रदर्शन समतल माइक्रो-बैटरी का विकास स्मार्ट उपकरणों जैसे कि चिकित्सा इम्प्लांट, माइक्रो-रोबॉट, माइक्रो-सेनसर, और इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) को शक्ति प्रदान करने के लिए महत्वपूर्ण है। हालाँकि, वर्तमान चिप पर माइक्रो-बैटरी में सीमित ऊर्जा घनत्व है जो उच्च-क्षमता सक्रिय सामग्रियों को माइक्रो-इलेक्ट्रोड पर प्रभावी ढंग से लोड करने में चुनौतियों के कारण संकुचित उपकरण के फुटप्रिंट में है। चिप पर माइक्रो-बैटरी के लिए उन्नत माइक्रो-इलेक्ट्रोड के लिए नए डिज़ाइन की आवश्यकता है। यह कार्य उन्नत, उच्च-क्षेत्र वाली 3D सोने (Au) स्कैफोल्ड-आधारित इंटरडिजिटेटेड इलेक्ट्रोड (IDEs) को करंट कलेक्टर्स के रूप में प्रस्तुत करता है, जो सक्रिय सामग्रियों (Zn और पॉलीअनिलीन) को प्रभावी ढंग से लोड करने में सक्षम बनाते हैं बिना समग्र चालकता को समझौता किए और सक्रिय द्रव्यमान लोडिंग को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाते हैं। ये 3D Au स्कैफोल्ड-आधारित माइक्रो-बैटरी (3D P-ZIMB) पारंपरिक माइक्रो-बैटरी (C-ZIMB) की तुलना में सामग्री के लोड होने पर स्पष्ट रूप से उच्च ऊर्जा भंडारण प्रदर्शन (≈135% वृद्धि) प्रदान करती हैं। इसके अलावा, 3D P-ZIMB उच्च क्षेत्रीय क्षमता (≈35 µAh cm − 2) और क्षेत्रीय ऊर्जा (≈31.05 µWh cm − 2) का प्रदर्शन करता है, जो अधिकांश उच्च प्रदर्शन चिप पर माइक्रो-बैटरी से अधिक है, और यह उच्च-प्रदर्शन चिप पर माइक्रो-सुपरकैपेसिटर्स की तुलना में किसी भी अन्य प्रकार की तुलना में बहुत अधिक क्षेत्रीय पावर (≈3584.35 µW cm − 2) प्रदान करता है। गहन पोस्टमॉर्टम जांच से पता चलता है कि 3D P-ZIMB सामग्रियों के छीलने, धीमी इलेक्ट्रोलाइट आयन विसर्जन, और एनोड पर डेंड्राइट गठन जैसी समस्याओं से बचता है, जबकि समान सामग्रियों की आकृतियों और संरचनात्मक विशेषताओं को बनाए रखता है। इसलिए, यह अध्ययन समतल माइक्रो-बैटरी के इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए एक स्मार्ट रणनीति प्रस्तुत करता है और चिप पर माइक्रो-बैटरी अनुसंधान के क्षेत्र को आगे बढ़ाता है।