近年来,以微型机器人、微型无人飞行器为例的微型机电系统受到广泛关注。由于微型机电系统本身空间有限,因此,微型机电系统里的微能源一般为柔性的微型异形电池。然而,通常是通过提高活性物质负载体积与集流体体积之比来提高电池容量的,这会导致活性物质层变厚,电池放电倍率降低。因此,目前研发的微型电池,还无法同时满足微型机电系统长时供电和瞬间大电流放电的发展需求。基于此,我们需要研究一种可以同时兼顾大容量和高倍率放电的新电池,即克服其在大负载厚度下载流子传输的瓶颈问题。银锌电池的能量密度较高,能够达到300 wh/kg左右,且具有非常优异的大电流放电特性,是一种理想的高比容量水性电池,作为启动型电源在微型机电领域具有广阔的发展前景。基于此,本文着重围绕高导电性、高比表面积的异形集流体展开,开发了一种大容量、高倍率的柔性电池,分别在以下几个方面进行了研究:首先,在实验室前期双电极平行结构锌锰电池的基础上,制备了超细单纤维结构的锌锰电池,通过使用固态电解质和将正负极负载在一根纤维基底上等方式,提高了正负极之间的离子传输效率,解决了电池小型化问题。在此基础上,制备了超细碳纤维基银锌电池,解决了银锌电池纤维化的问题,但超细结构的电池容量密度较低。因此,提出了新的单纤维银锌电池方案。设计并制备了几种不同结构的集流体,发现金属枝晶具有较高的比表面积,用作正极集流体时电池的容量和倍率有显著提升,并且金属枝晶的分形结构还能大大提高离子的传输效率。进一步探究了枝晶的形貌和结构对电池性能的影响。以镍枝晶为正极集流体时活性物质负载量为100mg,纤维银锌电池放电容量高达230 m Ah/g左右,15 C放电时容量保持率为55%,实现了电池的大容量和高倍率。其次,针对银锌电池正极活性物质溶解扩散等问题,进一步开发了适用于纤维结构银锌电池的凝胶-水性混合电解质方案,通过引入凝胶电解质作隔膜,水性电解质作电解液的方式,制备了高柔性的同轴结构银锌电池,有效抑制了活性物质在大倍率放电下易分解的问题,提高了电池的稳定性,电池首圈放电容量可达到276m Ah/g。纤维银锌电池可以进一步编织成织物,并且在折叠、扭曲、水洗、火烧等外界作用下仍能保持稳定的输出。最后,以微型蜜蜂机器人为例进行了执行半小时飞行任务的能耗衡算。考察了超细单纤维锌锰电池、超细碳纤维基银锌电池和大容量单纤维银锌电池分别作为微型蜜蜂机器人微能源的适用性,结果表明:一方面,超细结构的锌锰和银锌电池因能量不够而无法满足微型蜜蜂机器人的能量需求,另一方面,大容量单纤维同轴结构的银锌电池,因能量密度和功率密度较大,单根电池就可供微型蜜蜂机器人正常工作6.5 h,并且有望将此纤维电池安装在微型蜜蜂机器人四肢等结构内,实现结构能源一体化。