本成果主要是一種一體化電極的高效構筑與電化學(xué)性能調控方法，從電極的微觀(guān)結構和性能的構效關(guān)系出發(fā)，以新型高容量多元過(guò)渡金屬化合物為導向，打破傳統粉末電極中不導電粘結劑對電化學(xué)動(dòng)力學(xué)的限制，采用無(wú)模板直接生長(cháng)構筑技術(shù)，通過(guò)三維有序陣列結構設計、微納米化制備以及活性材料組分協(xié)同優(yōu)化，建立系列無(wú)需額外導電劑、粘結劑的新型高效自支撐一體化電極， 實(shí)現了結構與性能有機統一的微納米陣列結構組裝體的可控制備，發(fā)展了原位構筑一體化電極結構的理論，揭示了自支撐電極基元間電荷轉移和能量傳輸機制，為實(shí)現儲能電極的便攜性、性能優(yōu)化、功能調控及實(shí)際應用提供了新策略和理論指導。提供了一條將電極材料粉末直接集成為有序自支撐一體電極的切實(shí)可行的途徑。
1.建立了自支撐鎳鈷基氧族納米陣列電極的可控構筑的理論與方法。利用導電襯底（泡沫金屬、碳纖維布）獨特的三維多孔結構、大的比表面積以及高的導電率特性，在集流體襯底上原位實(shí)現高理論容量鎳鈷氧基化合物納米陣列的大面積構筑，構建機械和電學(xué)接觸良好的多孔有序一體化電極，能同時(shí)獲得優(yōu)異的粘結強度和有效的電子/離子傳質(zhì)輸運能力。建立了不同合成技術(shù)下自支撐結構調控的理論與方法，揭示了良好的陣列網(wǎng)絡(luò )改善電極表面和內部電子傳導的傳輸規律。
2.實(shí)現了組分協(xié)同優(yōu)化構建高性能一體電極的有效調控策略與機制。將有序陣列儲能動(dòng)力學(xué)上的優(yōu)勢和協(xié)同優(yōu)化原理相結合，利用陰離子替代、協(xié)同復合、元素修飾等手段分別實(shí)現了鎳鈷基陣列電極的高效調控策略，極大提高活性材料的電化學(xué)比表面積和暴露活性位點(diǎn)，促進(jìn)電解質(zhì)擴散和電子釋放，構建了協(xié)同優(yōu)化自支撐電極結構體系。建立了高性能一體陣列電極構筑調控新方法，揭示了優(yōu)化調控技術(shù)促進(jìn)鎳鈷基化合物一體化電極儲能容量和循環(huán)穩定性的作用機制。
3.發(fā)展了不同類(lèi)型三元金屬基一體化電極的構建及其儲能調控。通過(guò)將不同金屬元素基元可控集成控制其比例和參數， 實(shí)現了新型二元過(guò)渡金屬基化合物電極材料的精細調控，開(kāi)發(fā)了不同高性能自支撐集成一體化電極， 利用微納結構材料的大比表面積和短距離離子傳輸的特性，構建能量器件存儲原型， 發(fā)揮集成電極電化學(xué)動(dòng)力學(xué)的優(yōu)勢，實(shí)現新型三元電極材料電化學(xué)儲能精準調控。
應用前景：
成果建立了自支撐鎳鈷基氧族納米陣列電極的有效構筑及結構調控方法，實(shí)現了組分協(xié)同優(yōu)化的鎳鈷基陣列電極調控策略，闡明了儲鋰/超電容性能提升機理，發(fā)展了不同類(lèi)型三元過(guò)渡金屬基化合物電極材料一體化電極的構建策略及儲能性質(zhì)的調控。為新型高效便攜式電極的研發(fā)提供了新策略和理論指導。
成熟度：小試
