Small Methods: 微型储能器件功能化的最新研究进展

近年来,随着便携式和可穿戴电子设备的广泛应用以及迅猛发展,轻质、柔性的微型储能器件(包括超级电容器和锂离子电池等)作为其主要的能量储存系统受到了广泛关注。一方面,为了满足在电能供应方面更高的要求,开发具有高能量密度、高功率密度以及长续航能力的微型储能器件逐渐成为了科学研究的热点。另一方面,除了存储能量以外,赋予这些微型储能器件其他的功能,可以实现器件的集成化和多功能化,从而提高器件在不同场合下的适用性和实用性。多功能储能器件主要是通过将功能材料与储能器件进行有效结合,如何选择合适的功能材料并使用恰当的方法进行有效整合仍然存在许多的困难和挑战。最近,对外界的电压变化、形状变化以及整体结构的变化具有响应的电致变色、形状记忆和自修复微型器件受到了广泛的研究并取得了重大的突破,充分展现了其在下一代多功能微型电子设备中良好的应用前景。

近期,复旦大学彭慧胜课题组总结了电致变色、形状记忆和自修复储能器件的最新研究进展,介绍了这三类功能材料的特点及其工作机理,重点讨论了这些功能材料与储能器件的整合策略以及其性能优化方法。同时,文章讨论了通过利用柔性的基底(平面状或纤维状)进行器件的设计,可以实现多功能微型器件在可穿戴设备中的应用。除此之外,文章也讨论了多功能微型器件在未来研究中的挑战和机遇。在基础研究方面,如何实现在不降低微型储能器件能量密度的前提下引入另外一种功能,以及如何将多种功能同时引入微型储能器件,都仍待进一步的深入研究。在实际应用方面,实现多功能微型储能器件的连续化和低成本生产也需要进一步的发展。该综述发表于Small Methods(DOI:10.1002/smtd.201700211)。

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