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大連化物所發表數字化微型電化學儲能器件的綜述論文

撰稿: 大連化學物理研究所 發布時間:2021-12-16

  近日,中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組研究員吳忠帥團隊受邀發表焦點綜述文章(Focus Reviews),闡明了發展數字化微型化學能源的重要性,系統總結了數字化微型電化學儲能器件的研究進展,提出了數字化微型電化學能源未來的發展方向和挑戰,并對數字化、可定制微型化學能源構建萬物互聯的智能世界進行了詳細展望。

  隨著物聯網和信息技術的發展,可以預見我們將進入數字化、智能化、萬物互聯的新時代。未來,我們可能通過可穿戴設備監測我們的健康狀況,借助先進的植入微電子器件精準治療疾病,利用多節點傳感器獲取周圍環境的信息,通過貼片式微型器件監測大型設備的運行狀況等。面對各種智能應用的差異化需求,電子設備需要在尺寸、形狀、機械性能、環境適應性等諸多方面具有可設計性和定制性。同時,作為微電子器件的重要組成部分,微型儲能器件也必須向全方位數字化的方向發展,實現能量、功率、尺寸、形狀、各種功能特性的可定制和精確描述,以適應微電子系統的需求。

  本焦點綜述中,作者從關鍵材料、器件結構、制造工藝、功能特性和系統集成等多個方面,詳細總結了微型電化學儲能器件的研究現狀和最新進展,并討論了各自的設計原則和未來有前景的發展方向。文章還指出,建立評估標準是數字化的前提,豐富分析方法和引入機器學習技術是實現微型電化學能源數字化的有力手段,也是目前需要重點解決的問題。該綜述對數字化微型電化學能源器件的設計和構筑具有指導意義,有利于小型化、智能化微電子系統的實現,并有望最終服務于未來萬物互聯的智能世界。

  吳忠帥團隊在國際上較早開展了微型電化學能源材料與器件的研究,圍繞平面微型儲能器件小尺度下獨特反應機制(Energy Environ. Sci.,2020;Adv. Sci.,2019)、與器件構型匹配的微電極材料和耐高壓電解質的活性和電荷輸運調控(J. Am. Chem. Soc.,2017;Angew. Chem. Int. Ed.,2019;J. Am. Chem. Soc.,2018)、以及小尺度下微型儲能器件多界面耦合作用(Energy Environ. Sci.,2018;Adv. Mater.,2021)等關鍵科學問題進行了系統研究,在形狀、尺寸、性能、功能等多個維度上構建出多種定制化微型儲能器件(ACS Nano,2017;Adv. Mater.,2017;Energy Environ. Sci.,2019;Adv. Energy Mater.,2021;Natl. Sci. Rev.,2020)。

  該焦點綜述以“Digital Microscale Electrochemical Energy Storage Devices Towards Fully Connected and Intelligent World”為題,于近日發表在ACS Energy Letters上,該工作的第一作者是大連化物所博士后師曉宇。上述工作得到國家自然科學基金杰出青年基金、大連化物所創新基金、中國博士后科學基金等項目的支持。

  文章鏈接:https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01854

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