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破紀(jì)錄，迄今最高！天津理工「國家杰青」丁軼團(tuán)隊(duì)，重磅AEM！

第一作者：Xinyu Liu

通訊作者：丁軼，劉喜正

通訊單位：天津理工大學(xué)

丁軼，教授，天津市特聘教授，天津理工大學(xué)；先后承擔(dān)國家863計(jì)劃、重大科學(xué)研究計(jì)劃、國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金等二十余項(xiàng)科研項(xiàng)目。發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，被引用10000余次，個(gè)人H指數(shù)55。授權(quán)國內(nèi)、國際專利40余項(xiàng)。

（信息來源：https://nem.tjut.edu.cn/info/1021/1147.htm，更新時(shí)間：2019-11-13）

劉喜正，教授，先后入選天津市青年科技優(yōu)秀人才、天津市中青年骨干創(chuàng)新人才、天津市青年特聘教授等。先后主持中央軍委項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、天津市自然科學(xué)、天津市“131”人才工程、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金等項(xiàng)目。目前發(fā)表SCI論文60余篇，部分論文被選為封面文章，所發(fā)表論文被引用1700余次，H-指數(shù)22。

（信息來源：https://nem.tjut.edu.cn/info/1111/2530.htm，更新時(shí)間：2023-04-10）

論文速覽

由于其非凡的能量和功率密度，3D微型電池成為小型化電源的非常有前途的候選產(chǎn)品。然而，制造完整且均勻的電解質(zhì)/隔膜以在組裝的3D電池中分隔3D電極仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

本研究提出了一種通過改進(jìn)的噴涂沉積方法制備3D電解質(zhì)膜的直接方法，有效隔離了三維多孔LiFePO₄正極和鋰負(fù)極，實(shí)現(xiàn)了集成非周期性3D微型電池的構(gòu)建。

該3D電池展現(xiàn)出高達(dá)8.8 mAh cm^?2（29.1 mWh cm^?2）的比容量和12.7 mW cm^?2的最大功率密度。與傳統(tǒng)的2D電池相比，3D電池的充放電時(shí)間顯著縮短，僅為0.17秒，而傳統(tǒng)2D電池則為0.73秒。3D電池的優(yōu)異性能主要?dú)w功于縮短的離子擴(kuò)散路徑，這代表了所有報(bào)道的非周期性3D電池中最高的峰值功率和能量密度。使用噴涂沉積電解質(zhì)進(jìn)行3D電極分隔，為3D電池的發(fā)展帶來了重要進(jìn)展，并展示了實(shí)際應(yīng)用的巨大潛力。

圖文導(dǎo)讀

圖1：3D與2D電池的對比、構(gòu)建3D電池的挑戰(zhàn)以及集成非周期性3D電池的可能離子/電子轉(zhuǎn)移的示意圖。

圖2：3D正極的形態(tài)，并通過Nyquist圖、循環(huán)和性能圖比較了3D和2D正極的電化學(xué)性能。

圖3：通過噴涂沉積方法制備復(fù)合聚合物電解質(zhì)（CPEs）的過程。

圖4：3D電池的制備和特性。

圖5：3D電池的電化學(xué)性能。

總結(jié)展望

本研究成功地通過噴涂沉積技術(shù)制備了3D電解質(zhì)膜，并將其應(yīng)用于非周期性3D微型電池的組裝。該技術(shù)不僅解決了在不規(guī)則界面上構(gòu)建3D電解質(zhì)膜的挑戰(zhàn)，而且實(shí)現(xiàn)了室溫下高達(dá)9.6 × 10^?4 S cm^?1的離子導(dǎo)電性和0.48的鋰離子傳輸數(shù)。

3D電池展現(xiàn)出卓越的能量和功率密度，即使在12.7 mW cm^?2的高功率密度下也能維持4.02 mWh cm^?2的能量密度。這些發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前3D電池研究中極為突出。未來，噴涂沉積技術(shù)在3D電解質(zhì)和電極制備技術(shù)中的整合，預(yù)示著3D電池技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的創(chuàng)新潛力。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Integrating Aperiodic 3D Porous Electrodes into 3D Batteries through Spray-Deposited Polymer Electrolytes

期刊：Advanced Energy Materials

DOI：10.1002/aenm.202401330

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/02/8039225f0f/

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