我國科研團隊取得場效應儲能芯片研究新進展

6月4日，記者從武漢理工大學獲悉，該校麥立強教授團隊在場效應儲能芯片研究上取得新進展，相關成果在《細胞》雜志子刊《化學》上發表。該團隊在儲能芯片領域，設計構筑了第一個單根納米線電化學儲能器件，實現單納米基元電化學儲能器件從0到1的突破，進而研制出多點接觸型等10套單納米基元微納電化學器件。

武漢理工大學供圖

這項開創性成果，曾受《自然》雜志邀請發表了該刊首篇以單根納米線電化學器件為代表的實時監測電池退化專題論文。這是該團隊在儲能芯片領域又一突破。

據介紹，儲能芯片是支撐車聯網、智慧農業、醫療無線監測等技術發展的核心器件。然而儲能芯片能量密度低，材料費米面結構與電化學反應規律缺乏研究，難以對其性能進行調制和優化。

本研究工作提出調制材料費米能級結構實現儲能芯片性能倍增的新思路，通過設計構筑場效應儲能芯片，實現電化學工況下材料費米面梯度的原位調控和性能提升。研究表明，通過在儲能材料中原位構筑梯度費米面結構，拓寬材料的嵌入能級。施加場效應后，離子遷移速率提高10倍，材料容量提高3倍以上。

這一研究成果解決了費米面梯度對電化學反應影響機制不明確的科學難題，實現了納米線容量與反應電勢的協同提升，填補場效應儲能芯片領域的空白，為儲能芯片在物聯網等領域的應用奠定科學基礎。

據悉，麥立強教授為論文的唯一通訊作者，晏夢雨為該文章第一作者。本研究得到國家重點研發計劃和國家重大科研儀器研制項目的支持。麥立強教授團隊長期致力于納米儲能材料與器件研究，創建了原位表征材料電化學過程的普適新模型，率先實現高性能納米線電池及關鍵材料的規模化制備和應用。取得一系列國際認可的創新性成果，先后榮獲國家自然科學獎二等獎（第一完成人）、何梁何利基金科學與技術創新獎（青年獎）等殊榮。