中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张其冲

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张其冲，博士，现任中国科学院科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员。2017年于同济大学获得物理学博士学位，主要从事水系电化学纳米材料的合成和纤维状功能器件的研制， 2018年至2021年在新加坡南洋理工大学担任研究员，2021年入选中国科学院“百人计划”并任职中国科学院科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员。长期致力于纤维状水系储能器件的开发工作，系统研究了高性能纳米材料在高曲率纤维表面的原位组装，通过调控纳米材料的微观结构、缺陷、构筑异质结构、改善电极/电解液界面反应动力学条件和构建新型器件结构，发展出了一系列高能量密度、高稳定性的纤维状水系储能器件，并在Advanced Materials, Nature Communications, Nano Letters, ACS Nano, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, ACS Energy Letters, Nano Energy, Advanced Science, Energy Storage Materials等学术期刊发表论文80余篇，H因子33，ESI高被引论文9篇，论文引用3100余次, 编写1部英文专著。

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近日，中科院苏州纳米所轻量化实验室张其冲等与南京大学姚亚刚团队合作在国际材料科学领域顶尖期刊Materials Science and Engineering: R: Reports发表题为Roadmap for Flexible Solid-State Aqueous Batteries: From Materials Engineering and Architectures Design to Mechanical Characterizations的综述文章。
　　随着科技的进步，高柔性、便捷和轻薄的柔性可穿戴电子设备是电子产品发展的主流方向。为了实现整个设备的可穿戴性，需要开发相匹配的高柔性、轻质量及小体积的供能器件。水系电池，顾名思义采用水作为电解质溶剂，可从根本上解决易燃有机电解质引起的安全问题，避免有机体系严格的制造条件、昂贵的电解质成本，并且从根本上改善了电池体系的快充特性。柔性固态水系电池以其能量密度高、安全性好、成本低等独特的优点，是柔性可穿戴电子设备的理想供能器件。如图1所示，国内外科研工作者对在柔性电极材料的制备、器件结构的设计和柔性表征进行了大量的研究，促进了柔性固态水系电池的快速发展。 　

　　图1 柔性储能器件的表征仪器及方法

　　该综述从电极的柔性化、电解质的固态化、器件结构和机械柔性的表征等方面系统的介绍和分析了柔性固态水系电池。如图2所示，首先分析了柔性固态水系电池的器件结构（平面三明治结构、平面插齿结构和纤维状结构）及设计原则，详细介绍了机械柔性的表征仪器和测试参数。随后，重点介绍不同离子柔性固态水系电池的最新研究进展。最后，对柔性固态水系电池目前存在的挑战进行了阐述，并从能量密度、稳定性、储能机理、导电性、多功能性、测试标准、可穿戴性和大规模制备等方向对未来的发展进行展望。
　　安阳师范学院的青年教师李朝威博士和东南大学-苏州纳米所联合培养博士后李雷博士是该综述的第一作者，中科院苏州纳米所的张其冲项目研究员和南京大学的姚亚刚教授为通讯作者。

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近期，中科院苏州纳米所轻量化实验室张其冲与南洋理工大学魏磊等团队合作在国际化学领域顶尖期刊Chemical Reviews发表题为Freestanding Metal-Organic Frameworks and Their Derivatives: An Emerging Platform for Electrochemical Energy Storage and Conversion的综述文章，并被选为当期封面。
　　金属有机骨架（MOF）是一类相对较新的先进多孔材料，由金属离子/团簇和有机连接体通过配位键组装而成，由于其独特的结构多样性、高的比表面积、可调的孔隙率和孔结构以及可控的化学和功能性质而受到广泛关注。在过去的几十年里，MOF材料在能源和材料的应用研究是一个热点。尽管取得了重大进展，但这些MOF/衍生物材料主要以各种粉末形式存在，添加粘合剂将不可避免地增加内阻，掩埋活性位点，并抑制电荷传输。合理的设计自支撑电极不仅可以简化制造过程，消除额外粘合剂/添加剂产生的不良界面，还可以提供所需的高比表面积、丰富的活性位点和增强的电荷转移效率。因此，自支撑结构和MOF的组合有望产生许多协同效应，在电化学储能与转换中实现优异的电化学性能。自支撑MOF/衍生物电极的开发为电化学储能与转换技术带来了新的机遇。

　　尽管现有的综述包含小部分用于能源的自支撑MOFs/衍生物电极，但到目前为止，仍然缺乏关于用于电化学储能和转换应用的自支撑MOFs/衍生物电极的最新发展的系统总结。该综述对自支撑MOFs/衍生物电极的结构特征和制造技术进行了及时而全面的概述。随后，全面总结基于自支撑MOFs/衍生物电极从电化学储能器件到电催化装置的最新进展。最后，基于自支撑MOF/衍生物电极在能量存储与转化的当前发展，从精准合成、性能提升、深层次机理、评估标准、工业化制备和潜在的市场等方面对该领域存在的挑战及潜在的解决方案进行展望，为这一新兴领域的未来发展提供指导。
　　南洋理工大学博士后贺冰博士是该论文的第一作者，中科院苏州纳米所张其冲项目研究员和南洋理工大学魏磊副教授等为本文的通讯作者。该论文工作获得了中科院“率先行动”引才计划等项目资助。
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