武汉理工大学取得场效应储能芯片研究新进展

6月4日，记者从武汉理工大学获悉，该校麦立强教授团队在场效应储能芯片研究上取得新进展，相关成果在《细胞》杂志子刊《化学》上发表。该团队在储能芯片领域，设计构筑了第一个单根纳米线电化学储能器件，实现单纳米基元电化学储能器件从0到1的突破，进而研制出多点接触型等10套单纳米基元微纳电化学器件。

这项开创性成果，曾受《自然》杂志邀请发表了该刊首篇以单根纳米线电化学器件为代表的实时监测电池退化专题论文。这是该团队在储能芯片领域又一突破。

据介绍，储能芯片是支撑车联网、智慧农业、医疗无线监测等技术发展的核心器件。然而储能芯片能量密度低，材料费米面结构与电化学反应规律缺乏研究，难以对其性能进行调制和优化。

该研究工作提出调制材料费米能级结构实现储能芯片性能倍增的新思路，通过设计构筑场效应储能芯片，实现电化学工况下材料费米面梯度的原位调控和性能提升。研究表明，通过在储能材料中原位构筑梯度费米面结构，拓宽材料的嵌入能级。施加场效应后，离子迁移速率提高10倍，材料容量提高3倍以上。

这一研究成果解决了费米面梯度对电化学反应影响机制不明确的科学难题，实现了纳米线容量与反应电势的协同提升，填补场效应储能芯片领域的空白，为储能芯片在物联网等领域的应用奠定科学基础。

据悉，麦立强教授为论文的唯一通讯作者，晏梦雨为该文章第一作者。该研究得到国家重点研发计划和国家重大科研仪器研制项目的支持。麦立强教授团队长期致力于纳米储能材料与器件研究，创建了原位表征材料电化学过程的普适新模型，率先实现高性能纳米线电池及关键材料的规模化制备和应用。取得一系列国际认可的创新性成果，先后荣获国家自然科学奖二等奖（第一完成人）、何梁何利基金科学与技术创新奖（青年奖）等殊荣。