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填補場效應(yīng)儲能芯片領(lǐng)域的空白 儲能芯片研究新進(jìn)展
2022年06月06日 13:55:47
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4608
近日，研究團(tuán)隊通過設(shè)計構(gòu)筑場效應(yīng)儲能芯片，實現(xiàn)電化學(xué)工況下材料費米面梯度的原位調(diào)控和性能提升。研究發(fā)現(xiàn)，通過在儲能材料中原位構(gòu)筑梯度費米面結(jié)構(gòu)，拓寬材料的嵌入能級。施加場效應(yīng)后，離子遷移速率提高10倍，材料容量提高3倍以上。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】所謂的儲能，就是指將能量儲存起來，再在未來以某種特定能量形式釋放出來的一個過程。按照能量儲存形式的不同，廣義的儲能包括電儲能、熱儲能和氫儲能三類。目前最常見，應(yīng)用最廣泛的是電儲能，而電儲能又能細(xì)分為電化學(xué)儲能和機(jī)械儲能。
儲能芯片是支撐車聯(lián)網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、醫(yī)療無線監(jiān)測等技術(shù)發(fā)展的核心器件。然而儲能芯片能量密度低，材料費米面結(jié)構(gòu)與電化學(xué)反應(yīng)規(guī)律缺乏研究，難以對其性能進(jìn)行調(diào)制和優(yōu)化。
武漢理工大學(xué)麥立強教授團(tuán)隊長期致力于納米儲能材料與器件研究，創(chuàng)建了原位表征材料電化學(xué)過程的普適新模型，率先實現(xiàn)高性能納米線電池及關(guān)鍵材料的規(guī)模化制備和應(yīng)用。
近日，研究團(tuán)隊通過設(shè)計構(gòu)筑場效應(yīng)儲能芯片，實現(xiàn)電化學(xué)工況下材料費米面梯度的原位調(diào)控和性能提升。研究發(fā)現(xiàn)，通過在儲能材料中原位構(gòu)筑梯度費米面結(jié)構(gòu)，拓寬材料的嵌入能級。施加場效應(yīng)后，離子遷移速率提高10倍，材料容量提高3倍以上。
該項研究構(gòu)筑了第一個單根納米線電化學(xué)儲能器件，實現(xiàn)單納米基元電化學(xué)儲能器件從0到1的突破，進(jìn)而研制出多點接觸型等10套單納米基元微納電化學(xué)器件。這一研究成果解決了費米面梯度對電化學(xué)反應(yīng)影響機(jī)制不明確的科學(xué)難題，實現(xiàn)了納米線容量與反應(yīng)電勢的協(xié)同提升，填補場效應(yīng)儲能芯片領(lǐng)域的空白，為儲能芯片在物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定科學(xué)基礎(chǔ)。
(資料來源：科技日報)
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