分會

第三十九分會：先進(jìn)化學(xué)電源

摘要

智能電子與物聯(lián)網(wǎng)的快節(jié)奏發(fā)展正引領(lǐng)電化學(xué)儲能器件進(jìn)入新的體系，要求儲能器件具有小型化、輕質(zhì)化、靈活、可穿戴和可集成以及長壽命、高比能的特點，刺激了微型電化學(xué)儲能器件與下一代高能量密度鋰電池體系的發(fā)展。微型電化學(xué)儲能器件除了要求高性能外，需要電源能夠與目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行無縫集成。下一代高比能鋰電池需要解決其安全性及單位面容量的限制。從電源設(shè)計和結(jié)構(gòu)的角度來看，傳統(tǒng)的涂布法以及光刻加工等技術(shù)限制了電源的設(shè)計多樣性、與電子設(shè)備的集成以及單位面積的活性材料載量。打印技術(shù)由于其數(shù)字化控制、無需模板、厚度可控、特殊的外形因素、與電子設(shè)備的形狀/性能兼容性以及可擴(kuò)展/低成本的可加工性，被廣泛應(yīng)用于儲能、催化以及電子等領(lǐng)域。可打印電化學(xué)儲能器件是近年來出現(xiàn)的一種新型儲能系統(tǒng)，解決了上述設(shè)計多樣性低、靈活性差以及載量低的問題。目前打印儲能器件主要面臨以下挑戰(zhàn)：（i）如何設(shè)計高電化學(xué)活性電極材料，克服活性材料在電極中含量少、反應(yīng)活性低的難題，（ii）如何開發(fā)具有可調(diào)流變性和電化學(xué)性能的電源組件（包括電極、電解質(zhì)）墨水，（iii）如何發(fā)展高精度打印技術(shù)來實現(xiàn)電極的高比面積/體積容量，以及建立電極-電解質(zhì)的界面相容性和穩(wěn)定性，（ⅳ）如何實現(xiàn)小型化器件高通量制備和模塊化微系統(tǒng)一致性與高效兼容性。基于此，本論文制備了高電化學(xué)活性的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片，開發(fā)了高導(dǎo)電、可調(diào)流變性質(zhì)的穩(wěn)定可打印水系墨水，基于高輸出通量的噴涂/噴墨/3D打印技術(shù)，研制出高性能平面化微型儲能器件與高安全、長循環(huán)、高比能鋰金屬電池，構(gòu)筑出自供電功能化集成微系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞

打印技術(shù);微型超級電容器;鈉離子微型電池;鋰金屬電池

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