四川
第一作者：Yang Feiyao
通讯作者：王中林院士、魏迪研究员
通讯单位：中国科学院北京纳米能源与系统研究所
DOI: 10.1038/s41560-023-01431-4.
研究背景
纳米/亚纳米尺寸离子通道内的超快离子传输使得生物能的产生成为可能。由于纳米限域效应，离子可在二维（2D）纳米流体通道内高效传输，再加上纳米流体通道提供的自然空隙空间可以缓冲充/放电循环期间的体积变化，纳米流体结构可提供优异的电化学性能，作为能源设备中离子传输和存储的介质。盐浓度梯度产生的渗透能，可以收集并转化为电能，其中反向电渗析（RED）是渗透能量转换最常用的方法之一，研究重点是离子选择性膜，以增加离子传输并降低内阻。此外，由于强的孔-孔相互作用和离子浓度极化的增加，从单孔水平到多孔水平功率密度会显着降低。基于此，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和魏迪研究员等人设计了优化碱金属离子在2D纳米流体通道内传输的方法，并将其与定制的界面氧化还原反应耦合，以将渗透能存储在聚合物薄膜切割边缘内数十微米的空间中，从而获得了良好的电学性能。
文章要点
1、利用渗透纳米限制离子传输特性和界面氧化还原反应制备固态离子电子能量存储装置，其中的垂直结构有效降低了器件的内阻，并通过较大的薄膜面积和较短的离子传输距离增强了功率输出，表现出优越的实用性能。
2、该策略不仅实现了15900 W·m-2的超高输出功率密度，而且通过串联连接设备，商业电子产品可以由高体积比能量密度（9.46 Wh cm-3）和功率密度（106.33 W cm-3）供电。
图文展示
图1.垂直离子储能装置示意图及电化学性能
图2.基于碱性碘化物盐的平面离子储能装置的离子传输性能
图3.碘化锂平面离子储能装置的工作机制
图4.垂直离子储能装置的功率密度、开路电压与串连性能表征
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