吴忠帅ACS Energy Lett.: 面向智能数字化时代的微尺度电化学储能装置

随着以5G和物联网技术为代表的数字时代不断进步，微型电子终端将进入日常生活的方方面面。同时，这对微尺度电化学储能装置（MEESDs）提出了全方位的数字化要求，包括可定制和精确的描述，以在各种场景下准确匹配。

在此，中科院大连化物所吴忠帅研究员等人回顾了MEESDs的发展历程，讨论存在的主要问题，总结了MEESDs未来的研究方向。MEESDs，包括微型电池（MBs）和微型超级电容器（MSCs），最初是指至少一维尺寸在微米量级的储能器件，然后逐渐扩展到体积较小或非传统结构(如平面结构或光纤结构)或具有特殊功能(如灵活性、自愈性、美学特征)的储能装置。

作者从关键材料、电极几何形状、结构工程、制造工艺、功能特性和系统集成等方面介绍近年来MEESDs的典型进展并讨论其设计原则。在此基础上，对未来的研究方向提出了一些看法，以发展面向未来世界的数字MEESDs。

图1. MEESD电极几何形状和结构工程

建立合理的评价标准是一切顺利发展的前提。对于MEESDs的评估，参数选择的原则应具有代表性、准确、独立和简约，并具有广泛的应用范围。另一方面，其他领域现有的成熟标准可以为推动MEESDs功能特性评估的标准化提供一些经验；基于适当的评价标准，还需要了解结构-性质-性能的关系以促进MEESDs性能和功能的持续改进，通过先进的表征技术和模拟阐明从微观到宏观尺度的结构-性能关系是持续改进高性能MEESDs的最终途径；

此外，迫切需要建立相关标准，将MEESDs功能特性的描述和评估数字化和规范化，进而共享机器学习预测和研究的数据库，这往往需要企业和研究机构的密切合作。

图2. 数字MEESD设计结构的评估标准、分析方法和机器学习

因此，现阶段需要结合化学、材料、电子、工程力学、生物医学、信息技术等多方面的学科优势，不断丰富知识和技术储备，最终实现数字化MEESDs的可定制化、可编程化建设。

Digital Microscale Electrochemical Energy Storage Devices for a Fully Connected and Intelligent World, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01854

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吴忠帅ACS Energy Lett.: 面向智能数字化时代的微尺度电化学储能装置

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