大連化物所吳忠?guī)泩F隊:3D打印微型電池的機遇與挑戰(zhàn)

來源：RSC Materials Science

隨著柔性/可穿戴電子產品、自供電微系統(tǒng)和物聯(lián)網的廣泛普及，電子系統(tǒng)從“不可移動/笨重”轉變?yōu)椤氨銛y/緊湊”，刺激了超越傳統(tǒng)電池技術新型電源的開發(fā)。相比于剛性/笨重的傳統(tǒng)電源，3D 打印微型電池具有設計多樣性，形狀/性能與電子器件高兼容性，可擴展/低成本的可加工性。發(fā)展 3D 打印材料、墨水、方法、器件構型，以及厘清它們與系統(tǒng)之間的關聯(lián)，是實現(xiàn)可定制高性能 3D 打印微型電池的關鍵。

近日，中國科學院大連化學物理研究所二維材料化學與能源應用研究組吳忠?guī)浹芯繂T團隊撰寫了 3D 打印微型電池的綜述文章，系統(tǒng)總結了 3D 打印在微型電池電極結構、器件構型和系統(tǒng)集成方面的重要研究進展及未來發(fā)展趨勢。

該成果以“The Status and Challenging Perspectives of 3D-Printed Micro-Batteries”為題，發(fā)表在英國皇家化學會期刊 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展，以及可打印材料、墨水的理性設計與打印技術之間的密切關系。首先，文章討論了不同類型 3D 打印技術構筑微型電池的獨特性及可適配性，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，重點闡述了 3D 打印在微型電池電極結構、器件構型，性能調控和系統(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計，先進打印技術開發(fā)，新器件結構研制，小尺度下獨特反應機制闡釋和集成微系統(tǒng)構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)�，中國科學院大連化學物理研究所）
Chem. Sci., 2024
https://doi.org/10.1039/D3SC06999K

作者簡介
馬佳鑫 副研究員
鄭州大學材料科學與工程學院
本文第一作者，鄭州大學材料科學與工程學院副研究員。2023 年 6 月在中國科學院大連化學物理研究所獲得博士學位，師從吳忠?guī)浹芯繂T；2023 年 8 月加入鄭州大學材料科學與工程學院。主要從事可打印微型儲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)表學術論文 30 余篇。曾榮獲國家獎學金、北京市優(yōu)秀畢業(yè)生、盧嘉錫優(yōu)秀研究生獎、延長石油優(yōu)秀博士研究生獎學金等榮譽/獎勵。

吳忠?guī)?研究員
中國科學院大連化學物理研究所

本文通訊作者，中國科學院大連化學物理研究所首席研究員（長聘），二維材料化學與能源應用研究組（508 組）組長，博士生導師，國家杰出青年科學基金獲得者，英國皇家化學會會士。2018-2023 年連續(xù)六年科睿唯安全球高被引科學家、愛思唯爾“中國高被引學者”、中組部引進海外高層次青年人才、超級電容產業(yè)聯(lián)盟青年工作委員會副主任。主要從事二維材料化學與微納電化學能源應用的基礎研究，包括石墨烯與二維材料、微型儲能器件與微能源系統(tǒng)、超級電容器、先進電池（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)表學術論文 300 余篇，被 SCI 引用 37000 余次（Google 學術引用 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，授權 28 項。獲國家自然科學獎二等獎（第四完成人，2017）、遼寧省自然科學獎一等獎 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、Nano Research 新銳青年科學家獎、Energy Storage Materials 青年科學家獎、中國科學院優(yōu)秀導師獎、盧嘉錫優(yōu)秀導師獎、中國科學院大學領雁銀獎-振翅獎、中科院“百人計劃”終期評估優(yōu)秀等。獲批國際標準 1 項、國家標準 2 項。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、科學通報、Nanomaterials、Carbon Futures、Mater. Res. Express、Physics 編委，Interdisciplinary Materials 學術編輯，Chin. Chem. Lett.、eScience、Materials Futures、物理化學學報青年編委、Engineering 通訊專家。

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