王中林院士&魏迪研究員，最新Nature Energy！

第一作者：Yang Feiyao

通訊作者：王中林院士、魏迪研究員

通訊單位：中國科學院北京納米能源與系統研究所

DOI: 10.1038/s41560-023-01431-4.

研究背景

納米/亞納米尺寸離子通道內的超快離子傳輸使得生物能的產生成爲可能。由於納米限域效應，離子可在二維（2D）納米流體通道內高效傳輸，再加上納米流體通道提供的自然空隙空間可以緩衝充/放電循環期間的體積變化，納米流體結構可提供優異的電化學性能，作爲能源設備中離子傳輸和存儲的介質。鹽濃度梯度產生的滲透能，可以收集並轉化爲電能，其中反向電滲析（RED）是滲透能量轉換最常用的方法之一，研究重點是離子選擇性膜，以增加離子傳輸並降低內阻。此外，由於強的孔-孔相互作用和離子濃度極化的增加，從單孔水平到多孔水平功率密度會顯着降低。基於此，中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士和魏迪研究員等人設計了優化鹼金屬離子在2D納米流體通道內傳輸的方法，並將其與定製的界面氧化還原反應耦合，以將滲透能存儲在聚合物薄膜切割邊緣內數十微米的空間中，從而獲得了良好的電學性能。

文章要點

1、利用滲透納米限制離子傳輸特性和界面氧化還原反應制備固態離子電子能量存儲裝置，其中的垂直結構有效降低了器件的內阻，並通過較大的薄膜面積和較短的離子傳輸距離增強了功率輸出，表現出優越的實用性能。

2、該策略不僅實現了15900 W·m-2的超高輸出功率密度，而且通過串聯連接設備，商業電子產品可以由高體積比能量密度（9.46 Wh cm-3）和功率密度（106.33 W cm-3）供電。

圖文展示

圖1.垂直離子儲能裝置示意圖及電化學性能

圖2.基於鹼性碘化物鹽的平面離子儲能裝置的離子傳輸性能

圖3.碘化鋰平面離子儲能裝置的工作機制

圖4.垂直離子儲能裝置的功率密度、開路電壓與串連性能表徵

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