大連化物所吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì):3D打印微型電池的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

來源：RSC Materials Science

隨著柔性/可穿戴電子產(chǎn)品、自供電微系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及，電子系統(tǒng)從“不可移動(dòng)/笨重”轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨銛y/緊湊”，刺激了超越傳統(tǒng)電池技術(shù)新型電源的開發(fā)。相比于剛性/笨重的傳統(tǒng)電源，3D 打印微型電池具有設(shè)計(jì)多樣性，形狀/性能與電子器件高兼容性，可擴(kuò)展/低成本的可加工性。發(fā)展 3D 打印材料、墨水、方法、器件構(gòu)型，以及厘清它們與系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，是實(shí)現(xiàn)可定制高性能 3D 打印微型電池的關(guān)鍵。

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)撰寫了 3D 打印微型電池的綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了 3D 打印在微型電池電極結(jié)構(gòu)、器件構(gòu)型和系統(tǒng)集成方面的重要研究進(jìn)展及未來發(fā)展趨勢。

該成果以“The Status and Challenging Perspectives of 3D-Printed Micro-Batteries”為題，發(fā)表在英國皇家化學(xué)會(huì)期刊 Chemical Science 上，并入選為期刊背封面論文。

該綜述聚焦于 3D 打印微型電池的最新進(jìn)展，以及可打印材料、墨水的理性設(shè)計(jì)與打印技術(shù)之間的密切關(guān)系。首先，文章討論了不同類型 3D 打印技術(shù)構(gòu)筑微型電池的獨(dú)特性及可適配性，介紹了微型電池的可打印單元和制備可打印墨水的普適性方法；隨后，重點(diǎn)闡述了 3D 打印在微型電池電極結(jié)構(gòu)、器件構(gòu)型，性能調(diào)控和系統(tǒng)集成方面的突出作用；最后，文章指出，基于新型功能材料設(shè)計(jì)，先進(jìn)打印技術(shù)開發(fā)，新器件結(jié)構(gòu)研制，小尺度下獨(dú)特反應(yīng)機(jī)制闡釋和集成微系統(tǒng)構(gòu)建的全鏈條研究工作，可最大限度挖掘 3D 打印微型電池的應(yīng)用潛力。

論文信息
The Status and Challenging Perspectives of 3D-Printed Micro-Batteries
Jiaxin Ma, Shuanghao Zheng,* Yinghua Fu, Xiao Wang, Jieqiong Qin, and Zhong-Shuai Wu*（吳忠?guī)�，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所）
Chem. Sci., 2024
https://doi.org/10.1039/D3SC06999K

作者簡介
馬佳鑫 副研究員
鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
本文第一作者，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副研究員。2023 年 6 月在中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲得博士學(xué)位，師從吳忠?guī)浹芯繂T；2023 年 8 月加入鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。主要從事可打印微型儲(chǔ)能器件與微能源系統(tǒng)、鋰金屬固態(tài)電池的研究。迄今為止，已在 Nature、Advanced Materials、National Science Review、Advanced Energy Materials、Materials Today、Advanced Functional Materials 等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文 30 余篇。曾榮獲國家獎(jiǎng)學(xué)金、北京市優(yōu)秀畢業(yè)生、盧嘉錫優(yōu)秀研究生獎(jiǎng)、延長石油優(yōu)秀博士研究生獎(jiǎng)學(xué)金等榮譽(yù)/獎(jiǎng)勵(lì)。

吳忠?guī)?研究員
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所

本文通訊作者，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所首席研究員（長聘），二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組（508 組）組長，博士生導(dǎo)師，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，英國皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士。2018-2023 年連續(xù)六年科睿唯安全球高被引科學(xué)家、愛思唯爾“中國高被引學(xué)者”、中組部引進(jìn)海外高層次青年人才、超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟青年工作委員會(huì)副主任。主要從事二維材料化學(xué)與微納電化學(xué)能源應(yīng)用的基礎(chǔ)研究，包括石墨烯與二維材料、微型儲(chǔ)能器件與微能源系統(tǒng)、超級(jí)電容器、先進(jìn)電池（鋰/鈉/鋅離子、鋰金屬/硫/空、固態(tài)電池）和能源催化。迄今為止，已在 Nature、Nat. Commun.（5 篇）、Energy Environ. Sci.（12 篇）、Adv. Mater.（17 篇）、Adv. Energy. Mater.（17篇）、J. Am. Chem. Soc.（8 篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（6 篇）、Natl. Sci. Rev.（5篇）、Energy Storage Mater.（19 篇）、J. Energy Chem.（19 篇）等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文 300 余篇，被 SCI 引用 37000 余次（Google 學(xué)術(shù)引用 45000 余次）；單篇他引超過 200 次的 39 篇，單篇他引超過 1000 次的 12 篇。申請發(fā)明專利 120 余項(xiàng)，授權(quán) 28 項(xiàng)。獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（第四完成人，2017）、遼寧省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 2 次（第四完成人，2017；第一完成人，2022）、第十三屆遼寧青年科技獎(jiǎng)、Nano Research 新銳青年科學(xué)家獎(jiǎng)、Energy Storage Materials 青年科學(xué)家獎(jiǎng)、中國科學(xué)院優(yōu)秀導(dǎo)師獎(jiǎng)、盧嘉錫優(yōu)秀導(dǎo)師獎(jiǎng)、中國科學(xué)院大學(xué)領(lǐng)雁銀獎(jiǎng)-振翅獎(jiǎng)、中科院“百人計(jì)劃”終期評(píng)估優(yōu)秀等。獲批國際標(biāo)準(zhǔn) 1 項(xiàng)、國家標(biāo)準(zhǔn) 2 項(xiàng)。兼任 Applied Surface Science 副主編，J. Energy Chem. 執(zhí)行編委，Natl Sci. Rev. 編輯工作組成員，Energy Storage Mater.、Science Bulletin、科學(xué)通報(bào)、Nanomaterials、Carbon Futures、Mater. Res. Express、Physics 編委，Interdisciplinary Materials 學(xué)術(shù)編輯，Chin. Chem. Lett.、eScience、Materials Futures、物理化學(xué)學(xué)報(bào)青年編委、Engineering 通訊專家。

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