近日，hbs红宝石平台党委副书记、院长马文会教授课题组联合江苏大学施伟东教授和德国伊尔梅瑙工业大学雷勇教授在国际知名期刊Nano-Micro Letters (影响因子26.6)上发表题目为“Insights into Nano‑ and Micro‑Structured Scaffolds for Advanced Electrochemical Energy Storage”的综述。

近年来，突飞猛进的科技发展带来了种类繁多的高科技电子产品，它们为人类现代生活赋能和服务的同时，也加速了人们对更高效储能材料和系统的需求和渴望。在双碳背景下，努力提高清洁能源设备（如超级电容器、金属离子电池、金属电池、金属空气电池等）的存储能力是当前以及未来关注和研究的热点。值得注意的是，尽管储能机制截然不同，但它们的电化学过程都涉及化学反应或物理相互作用，主要由所选材料主导，而载流子的动力学和传输行为则受到电极结构的显著影响。因此，研究人员认为微纳米结构技术相关的电极配置，能够使其在实现长期储能目标方面释放出潜力。然而，微纳米结构电极的稳定性仍是一个主要瓶颈。基于上述考虑，迄今已出现了许多微纳米结构支架，以实现电极的坚固性和电化学性能的提高。除了考虑材料本身的坚固性之外，从结构的角度来看，微纳米结构支架的立体几何设计（形状、周期性和孔隙率）更受关注，因为它对物理和化学性质都有深远的影响，能最终提高电化学储能器件的性能。总的来说，基于微纳米结构支架的电极有以下优势：（1）优异的比表面积；（2）更好的动力学和传输行为；（3）出色的机械性能；（4）灵活的可设计能力。这篇综述旨在全面总结微纳米结构支架的优越性、制造方法和最新发展，以应用于超级电容器、碱金属离子电池、金属电池阳极和金属空气电池阴极等不同领域的先进电化学储能设备。本文系统地指出了其优越性和相应的挑战，讨论了相应的潜在解决方案，并指出了微纳米结构支架的设计原理，以及该领域未来的主要前景。

链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-024-01341-4