在众多的储能器件中，超级电容器和锂离子电池由于无记忆效应且自放电率低，很好地满足了上述愿望，并且还解决了碱性电池、铅酸电池、Ni-Cd/Ni-金属混合电池等常规储能器件带来的日益严重的环境问题，成为当前的科技热点。该文章为利用ALD技术开发新一代超级电容器与锂离子电池储能器件提供了极具时效性的参考信息和技术指导。
由于人类社会的科技发展和生活水平的提高，具有高功率密度和高能量密度、长充放电寿命的高效储能器件已成为高性能便携式电子设备，电动汽车，航空航天工业以及太阳能产业发展的关键。在众多的储能器件中，超级电容器和锂离子电池由于无记忆效应且自放电率低，很好地满足了上述愿望，并且还解决了碱性电池、铅酸电池、Ni-Cd/Ni-金属混合电池等常规储能器件带来的日益严重的环境问题，成为当前的科技热点。
目前提升超级电容器和锂离子电池性能的研究工作，主要是围绕扩大电极/电解液界面面积和缩短离子扩散路径来展开，以实现快速电荷扩散、储存和运输。因此，设计超大比表面积的三维纳米结构电极成为了一种颇具前景的方法和途径。然而，该方法也面临着诸多亟待解决的问题。比如，大面积界面在增加反应活性的同时，不可避免地加速了电极表面腐蚀反应和活性物质的溶解；块体材料中的晶界及活性材料/导电衬底界面则会造成低效率的电荷传输。因此，有必要探索一种合成技术，其能够在复杂微纳形貌的表面上共形合成高度均匀、致密的材料，并能够在原子尺度下，控制材料的晶体质量，化学成分，及表面官能团种类，操控材料表界面的物理和化学性质，实现材料结构-性能关系的精确设计。原子层沉积（ALD）技术，作为一种具有自限制性反应特性，将物质以单原子膜逐层沉积在衬底表面的先进沉积方法,很好的满足了以上的要求，已经被用于研发各种新型超级电容器和锂离子电池器件。
来自美国威斯康星大学麦迪逊分校的李照东博士与中国科学院北京纳米能源与系统研究所的合作者凭借多年在ALD纳米合成及新能源器件开发领域的研究积累和丰富经验，于国际知名学术期刊Carbon上发表了题为“Atomic layer deposition in the development of supercapacitor and lithium-ion battery devices”的综述论文。该篇综述系统地总结了ALD技术在新型超级电容器（supercapacitor）与锂离子电池（lithium-ion battery）储能器件开发方面独特的技术优势,合成策略和应用现状，并讨论了其未来发展的机遇与挑战。文中首先介绍了常规ALD，等离子增强ALD (PEALD)和高温ALD（也称为SPCVD）的区别和技术特点。之后，从活性物质沉积、微纳形貌开发、电极稳定性提升、固态电解质合成等多个方面回顾了当前通过ALD技术开发的新型超级电容器与锂离子电池的性能，重点总结了ALD技术突破此类器件研发瓶颈的方法。文章最后，还对ALD在储能设备领域的前景进行了展望，从提升ALD前驱体反应活性，开发低毒性ALD前驱体，设计满足工业化生产规模和新型功能的ALD系统等方面进行了论述。该文章为利用ALD技术开发新一代超级电容器与锂离子电池储能器件提供了极具时效性的参考信息和技术指导。
原文刊载于【InfoMat】公众号
原文作者：InfoMat团队
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