Advanced Materials:阵列的表界面工程与先进电极/电化学储能器件应用

电化学储能器件的整体性能与表面和界面有着内在的联系。与传统的浆料电极相比,无粘结剂和添加剂的3D纳米阵列(3D-NAs)具有相对有序、连续和完全暴露的活性表面,显著促进了电极-电解质界面以及电极内部的传质和传荷,是一种有前景的电极结构。迄今为止,已有不少关于3D-NAs在电化学储能器件(EESDs)上应用的报道和总结,遗憾的是,大多集中在3D-NAs的合成方法、形貌和成分调控以及动力学优势。而关于先进3D-NAs电极表界面工程的系统原理还未被提出,特别是,在电荷存储机制理解和器件设计方面,3D-NAs表面/界面特征的显著优点还未曾被明确阐述。

武汉理工大学刘金平教授团队首次从表面和界面工程的角度,对3D-NA在先进电极和EESDs上的应用进行了系统的总结。首先,作者回顾了3D-NAs的定义及其动力学优势。其次,概述了如何使用表面有序和可控的3D-NAs来构筑先进的复合电极;解释了为什么3D-NAs可以提供一个无干扰的平台去揭示新的能量存储机制和过程以及发现新材料;阐述了如何将阵列中的间隙和孔结构与(准)固态电解质相结合,构建三维一体化储能器件。最后,文章进一步讨论了3D-NAs的表界面工程在电极和储能器件上的发展趋势和瓶颈,提出了实现正负极电量匹配、优化多相固态界面和实现三维固态电解质渗透的潜在方法。相关论文在线发表在Advanced Materials上。

论文信息:

Surface and Interface Engineering of Nanoarrays toward Advanced Electrodes and Electrochemical Energy Storage Devices

Linpo Li, Wenyi Liu, Haoyang Dong, Qiuyue Gui, Zuoqi Hu, Yuanyuan Li, and Jinping Liu

Advanced Materials

DOI:10.1002/adma.202004959