大連化物所：“雙高”電化學儲能器件的研究進展綜述文章

　　近日，我所催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組（508組）吳忠帥研究員團隊發表了新型電池—超級電容器混合“雙高”儲能器件的綜述文章，從器件的基本原理和電極的微觀結構工程兩個方面系統總結和論述了該“雙高”儲能器件的設計原則和研究進展，并對其未來挑戰和機遇進行了展望。

　　“雙高”儲能器件旨在同時實現高能量密度和高功率密度，與傳統電池和超級電容器形成競爭互補。然而，電池和超級電容器之間不同儲能機制的協同耦合仍然具有挑戰性。因此，從材料合成到最終應用，需要全面了解電池—超級電容器混合“雙高”儲能器件的設計原則和研究現狀。

　　本綜述中，該團隊首先討論了電池—超級電容器混合“雙高”儲能器件的基本概念和反應工作原理，并提出了與其設計相關的關鍵科學問題，例如正負極之間的容量平衡和動力學匹配、高導電電子/離子網絡構筑、致密連續和堅固的正極—電解質界面（CEI）/固體電解質界面（SEI）的設計，以及高效預鋰化策略等。團隊還詳細論述了開發先進電極的微型結構，以及設計與多界面耦合的方法，包括電極和集流體界面、電極和電解質界面、電池型和電容型電極材料內部界面等對提升電池—超級電容器混合“雙高”儲能器件性能的重要性，進一步闡明了擴展電池—超級電容器混合“雙高”儲能器件電池電壓的創新方法。此外，團隊還總結了創新的電荷存儲機制和新型混合器件構型，例如雙離子和質子型電池—超級電容器混合器件，以期進一步提升器件性能。最后，團隊從學術和產業化應用兩個角度對電池—超級電容器混合“雙高”儲能器件的諸多挑戰和未來的發展方向進行了展望。

　　該綜述以“Unraveling the Design Principles of Battery-Supercapacitor Hybrid Devices: From Fundamental Mechanisms to Microstructure Engineering and Challenging Perspectives”為題，于近日發表在Advanced Energy Materials上。該工作的共同第一作者是我所508組博士研究生邢菲菲和畢志宏。上述工作得到了國家自然科學基金、中國科學院潔凈能源創新研究院—榆林學院聯合基金、我所創新基金等項目的資助。（文/圖 邢菲菲、畢志宏）