為促進鋅離子電池（ZIBs）的實際應用，協調二氧化錳電極的高質量負載和重量性能是至關重要的。

圖1. 材料表征

中國石油大學(華東)吳明鉑、胡涵等展示了3D打印碳微晶格（3DP CMs）的合理調節，它可使超厚的二氧化錳電極具有良好的重量比容量。由石墨烯和碳納米管（CNTs）組成的3DP CMs是通過直接油墨3D打印和隨后的高溫退火制備的。

三維打印實現了3DP CMs的周期性結構，而熱退火則有助于實現高導電性和缺陷表面。由于這些結構上的優點，均勻的電場分布和方便的二氧化錳沉積在3DP CMs上是允許的。

圖2. 3DP-MnO₂電極在ZIBs中的電化學性能

因此，即使在28.4mg cm^-2的高質量負載和高離子傳輸動力學條件下，在3DP CMs上負載二氧化錳的最佳電極仍可以達到282.8 mAh g^-1的創紀錄的高比容量，這就調和了質量負載和重量比容量。因此，基于3DP CMs負載二氧化錳的水系ZIBs提供了優于大多數先前報道的出色性能。

總體而言，這項研究揭示了活性材料和集流體之間相互作用的重要作用，為設計高性能儲能裝置提供了一種替代策略。

圖3. 3DP-MnO₂的儲能機理及結構演變

Reconciling Mass Loading and Gravimetric Performance of MnO2 Cathodes by 3D-Printed Carbon Structures for Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202215076