【综述】Carbon Energy：等离子体技术辅助制备多尺度电化学能源转换和储存材料

学术 2024-12-18 16:48 中国台湾

研究背景

煤炭、石油和天然气等化石燃料的广泛应用引发了一系列严重的能源和环境问题。电化学能量存储和转换器件，包括锂离子电池、超级电容器、电解水制氢、燃料电池，在高效利用新型清洁能源、减少化石燃料的使用以及解决环境问题等方面发挥着重要的作用。高性能电极材料是提高电化学能量存储和转换器件效率的关键之一。近年来，等离子体技术由于具有较好的可控性和较高的工作效率，已广泛应用于能源存储和转换材料开发等领域。因此，亟需对等离子体在这一领域的快速发展进行详尽而严谨的评述。

成果介绍

在该篇综述中，电子科技大学张永起研究员、浙江工业大学夏新辉教授旨在全面地介绍等离子体技术及其在电化学能源存储与转化材料中的应用。在第一部分中，我们概述了等离子体技术的分类、设备和原理。在第二部分中，我们重点介绍基于等离子体技术合成或改性多尺度材料的最新进展，包括转换、掺杂、沉积和其他应用。我们详细地讨论了等离子体在电催化，包括析氢反应、析氧反应 (OER)、氧还原反应、锌空气电池，电池，包括锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锂金属电池、锌离子电池和超级电容器等领域的进展。结合典型案例，我们深入讨论了等离子体工艺与电极性能之间的关系。最后，我们总结并展望了等离子体技术在电化学能源存储与转化材料领域中的挑战和未来的发展方向，以期构建更高性能电极材料。该成果以“Plasma-assisted fabrication of multiscale materials for electrochemical energy conversion and storage”为题发表在Carbon Energy 上。

研究亮点

1.本文详细地介绍了等离子体技术的关键参数和类别，比较了不同设备的特点，梳理了等离子体相关的探测技术及应用场景。

2.本文从构效关系的角度出发，详细地讨论了等离子体技术在不同电化学存储与转化方面的应用。

3.本文指出了等离子技术在电化学能源存储与转化方面的挑战，并展望了未来的发展方向。

图文解析

图1：等离子体技术在电化学能源存储与转化方面的发展历程

图2：等离子体技术在电化学能源存储与转化方面的应用

图3：等离子体常见的设备示意图

图4：等离子体的探测

图5：等离子体技术制备过渡金属氮化物、磷化物和硒化物

图6：等离子体技术制备氟化物及表征和应用

图7：等离子体技术制备单原子

图8：等离子体技术辅助相转化过程

图9：等离子体技术辅助掺杂异质元素

图10：等离子体技术辅助沉积碳及硅基材料

图11：等离子体技术对材料的刻蚀、剥离和表面改性

图12：等离子体技术在能源存储与转化材料方面的展望

相关论文信息

论文原文在线发表于Carbon Energy，点击“阅读原文”查看论文。

论文标题：Plasma-assisted fabrication of multiscale materials for electrochemical energy conversion and storage

文章研究方向：电催化，电池，超级电容器等

论文网址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.641

DOI: 10.1002/cey2.641

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