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大连化物所发表数字化微型电化学储能器件的综述论文

撰稿: 大连化学物理研究所 发布时间:2021-12-16

  近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组研究员吴忠帅团队受邀发表焦点综述文章(Focus Reviews),阐明了发展数字化微型化学能源的重要性,系统总结了数字化微型电化学储能器件的研究进展,提出了数字化微型电化学能源未来的发展方向和挑战,并对数字化、可定制微型化学能源构建万物互联的智能世界进行了详细展望。

  随着物联网和信息技术的发展,可以预见我们将进入数字化、智能化、万物互联的新时代。未来,我们可能通过可穿戴设备监测我们的健康状况,借助先进的植入微电子器件精准治疗疾病,利用多节点传感器获取周围环境的信息,通过贴片式微型器件监测大型设备的运行状况等。面对各种智能应用的差异化需求,电子设备需要在尺寸、形状、机械性能、环境适应性等诸多方面具有可设计性和定制性。同时,作为微电子器件的重要组成部分,微型储能器件也必须向全方位数字化的方向发展,实现能量、功率、尺寸、形状、各种功能特性的可定制和精确描述,以适应微电子系统的需求。

  本焦点综述中,作者从关键材料、器件结构、制造工艺、功能特性和系统集成等多个方面,详细总结了微型电化学储能器件的研究现状和最新进展,并讨论了各自的设计原则和未来有前景的发展方向。文章还指出,建立评估标准是数字化的前提,丰富分析方法和引入机器学习技术是实现微型电化学能源数字化的有力手段,也是目前需要重点解决的问题。该综述对数字化微型电化学能源器件的设计和构筑具有指导意义,有利于小型化、智能化微电子系统的实现,并有望最终服务于未来万物互联的智能世界。

  吴忠帅团队在国际上较早开展了微型电化学能源材料与器件的研究,围绕平面微型储能器件小尺度下独特反应机制(Energy Environ. Sci.,2020;Adv. Sci.,2019)、与器件构型匹配的微电极材料和耐高压电解质的活性和电荷输运调控(J. Am. Chem. Soc.,2017;Angew. Chem. Int. Ed.,2019;J. Am. Chem. Soc.,2018)、以及小尺度下微型储能器件多界面耦合作用(Energy Environ. Sci.,2018;Adv. Mater.,2021)等关键科学问题进行了系统研究,在形状、尺寸、性能、功能等多个维度上构建出多种定制化微型储能器件(ACS Nano,2017;Adv. Mater.,2017;Energy Environ. Sci.,2019;Adv. Energy Mater.,2021;Natl. Sci. Rev.,2020)。

  该焦点综述以“Digital Microscale Electrochemical Energy Storage Devices Towards Fully Connected and Intelligent World”为题,于近日发表在ACS Energy Letters上,该工作的第一作者是大连化物所博士后师晓宇。上述工作得到国家自然科学基金杰出青年基金、大连化物所创新基金、中国博士后科学基金等项目的支持。

  文章链接:https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01854