自愈式并联电容器

p　　近日，中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组研究员吴忠帅团队与中科院院士包信和团队，以及中科院金属研究所成会明、任文才团队合作，采用丝网印刷方法规模化制备出高度集成化、柔性化、高电压输出的石墨烯基平面微型超级电容器，相关成果发表在《能源与环境科学》(Energy Environ. Sci.)上。/pp　　微型化、柔性化电子器件的快速发展，让人们对与之匹配的微型储能器件的需求越来越大。然而，单个微型储能器件的输出电压和电流有限，难以满足需要高电压、大电流驱动的电子器件的应用需求，在实际中通常需要将多个储能器件进行串联和(或)并联集成来提高电压和(或)电流。目前集成化储能器件一般需要借助金属连接体，导致器件一体性、机械柔韧性差，加工过程复杂，以及性能难以定制。因此，急需发展新的规模化技术来批量化制备高度集成、性能可定制的微型储能器件。/pp　　在该工作中，研究人员首先发展了一种具有优异流变学和电化学性能的石墨烯导电油墨，然后采用丝网印刷的方法，利用一步法实现了平面型及集成化微型超级电容器的集流体、图案化微电极和器件间导电连接体的制备，大大简化了制作流程，显著提高了集成器件的整体性和机械柔韧性。根据不同的实际应用需求，科研人员不仅可以对集成化微型超级电容器的形状和大小进行有效调控，而且能够实现任意数量平面微型超级电容器的串并联集成，进而有效定制输出电压(几伏至几百伏)和电流(纳安至毫安)。例如，由130个单器件串联得到的微型超级电容器模块，其输出电压可达到100V以上。该工作证明了石墨烯导电油墨可以同时作为集流体、导电连接体，以及高容量电极材料，丝网印刷技术可以高效、规模化地制备出高度集成化、一体化、高电压输出的平面微型超级电容器，获得的模块化器件具有出色的良品率、性能一致性、高电压输出等特征，具有广阔的应用前景。/pp　　上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、大连化物所科研创新基金等的资助。)/pp style="text-align: center "img title="W020181210353843556910.jpg" alt="W020181210353843556910.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/01dbcb67-90ca-4395-a863-2e1d7866840e.jpg"//pp style="text-align: center "规模化制备高度集成微型超级电容器研究获进展/p

近日，中科院山西煤炭化学研究所（以下简称山西煤化所）主持制定的国际标准IEC/TS 62565-5-2 （超级电容器电极片—空白详细规范）由国际电工委员会纳米电工产品与系统技术委员会（IEC/TC 113）对外正式发布。　　该标准是超级电容器用电极片的首个国际空白详细规范，详细梳理了电极片影响器件性能的化学、物理、结构和电化学关键控制特性及其相应测试方法。　　电化学电容器以其超快的充放电能力、长循环寿命、宽工作温度范围、高安全可靠性和低维护成本，被广泛应用于电动汽车、高速列车、飞机、光伏、风电和电子等领域。山西煤化所开展超级电容器研究以来，打通了“原料—材料—器件—应用”产业创新链，建立了超级电容器中试平台，用于评估电容炭的电化学性能，进一步反馈指导材料研发、生产和质量控制。该所科研人员发现，对超级电容器电极片的关键控制特性进行准确表征，并阐明“电容炭—电极片—电容器”之间的构效关系，对整个产业链的基础科学研究和技术开发十分重要。　　2018年，山西煤化所提出制定电极片空白材料规范的设想。2020年，该标准项目正式立项。　　该标准的发布，将为超级电容器电极片统一术语概念、规范生产流程、建立产品规范提供指导，为促进相关领域行业技术交流、技术合作及消除贸易壁垒提供支持。同时，该标准是超级电容器用电极片的首个国际标准，填补了国际标准化的空白，也为IEC/TC 113引入了超级电容器及其材料的概念，开启了IEC/TC 113在超级电容器用炭纳米结构材料领域的国际标准化制定工作，提升了我国在相关领域的国际影响力和话语权。

记者24日从中国科学院山西煤炭化学研究所获悉，日前由该所主持，宁波中车新能源科技有限公司、深圳市标准技术研究院及国家纳米科学中心共同参与制定的国际标准——电化学电容器多孔炭（简称电容炭）空白详细规范，经国际电工委员会纳米电工产品与系统技术委员会通过，正式对外发布。该标准由中国科学院山西煤炭化学研究所709组技术团队承担制定工作。　　这一电容炭领域首个国际材料空白详细规范，全面梳理了材料对器件性能的影响因素，包括电容炭的化学、物理、结构及电化学关键控制特性23项，其中电化学关键控制特性除了比容量、倍率性能等一些短期性能指标，还包括了下游用户更加关心的长期稳定性、温度耐受性等指标。标准对这23项关键控制特性的测试方法进行了详细的阐述，并且通过查阅国际国内标准，对这些测试方法的标准化成熟度进行了归类。　　技术团队通过主持该标准的制定，一方面能全方位梳理总结材料影响器件性能的潜在因素，从内部把技术做精做细，另一方面也能促进国内研发人员与技术水平先进的国际公司充分交流，帮助技术升级，从而助力国产电容炭走向国际市场。　　电化学电容器以其超快的充放电能力、长循环寿命、宽工作温度范围、高安全可靠性和低维护成本，被广泛用于电力监测通信终端、电网调频和规模储能等领域，拥有广阔的市场前景。然而，我国电化学电容器的关键活性材料——电容炭，长期依赖日韩进口。　　近年来，我国电容炭生产技术取得重要突破。中国科学院山西煤炭化学研究所打通电容炭料—材—器—用技术创新链，成功实现成果转移转化，启动500吨电容炭产业化项目建设，目前已进入量产阶段。在电容炭研究过程中，科研人员发现其制备工艺路线长、影响因素繁多、构效关系复杂，缺乏标准文件指导。　　基于此，技术团队自2019年向IEC（国际电工委员会）提出制定电容炭空白详细规范国际标准和超级电容器电极片空白详细规范的标准提案，旨在通过一系列高质量的国际标准“组合拳”引导该行业健康快速发展。

周国泰院士（左二）和科技人员一起检验汽车用高能镍碳超级电容器　　你看满大街上跑的汽车，有几辆是电动车?　　2008年北京奥运会，2010年上海世博会，人们看见电动汽车上路了，跑起来了。让人振奋!　　可是，到了今天，电动汽车还是“雾里看花”。　　怎么回事呢?　　周国泰院士斩钉截铁地说，问题出在电动车的电源上。电动车的电池技术还没有“过关”。　　这是在北京的总后军需物资油料部“周国泰院士工作室”，科技日报记者采访周国泰院士的一段对话。　　紧接着，周国泰说：“如今，我们研发成功了高能镍碳超级电容器，这是电动车电源的一个新突破，将对电动车产业发展带来深刻影响。”　　他随手拿给记者一份邀请函，是8月24日天津市政府印发的。上面写道:“天津市围绕推动新能源产业发展，与中国工程院院士周国泰合作，成功开发出高能镍碳超级电容器产品。经天津市科委组织成果鉴定，达到国际先进、国内领先水平，在电动汽车和储能电站中将具有竞争优势。天津市人民政府定于2011年9月1日上午10时在天津大礼堂召开高能镍碳超级电容器产品新闻发布会。”　　眼前的周国泰院士，怎么搞起电动汽车研究了?　　周国泰，我国军用、民用功能服装材料和士兵个体防护研究领域的知名专家。　　从一名战士，到大学生，到走上总后军需装备研究所的科研之路，几十年来，周国泰在防弹装备、特种防护服装和防寒保暖材料研究等方面，取得多项成果。先后主持研制防弹背心、防弹头盔，解决了防弹材料及防弹结构体复合成型、树脂基体合成等一系列技术关键，研究成果居国际先进水平，他研制出的服装已装备军、警、法等部门，并出口美国等10余个国家。开展静电防护理论、特种防护服装研究与技术开发，研制的防静电、抗油拒水、阻燃等系列防护服装，装备到全国各大油田，并广泛用于石化、冶金、林业等部门。主持被服保暖材料、保暖机理和生产技术研究，合作研制成功热熔粘结絮片和PTFE防风防水透湿层压织物，广泛用于作训服、防寒服、南极考察服和运动服等。创建我国服装工效研究中心和单兵防弹装备V50弹击试验室，系统开展了服装工效学研究，实现了我国防弹装备测试评价与国际接轨。曾先后获得国家科技进步一等奖3项、二等奖3项，省部级科技进步奖多项成果奖励。1999年，当选为中国工程院院士，并晋升为少将。　　今天的话题，还是谈谈你搞的超级电容器吧。　　“你千万别说是我一个人搞成的。我有一个研发团队，有中央领导同志、有多个部委的关心支持，有天津市、张家港市、淄博市，有一大批多学科、多领域的专家协同合作创新，才开发出超级电容器，成为电动汽车的新电源。”院士、将军集于一身的周国泰，说话睿智果断，开门见山。　　高能镍碳超级电容器，有哪些技术突破　　高能镍碳超级电容器，成为一种用在电动车上的全新电源，周国泰说：“实现了几个突破。”　　周国泰介绍，高能镍碳超级电容器，首先在加大材料的比表面积上实现突破。传统电容，100年前就发明了，电容是靠比表面积存储电荷，其优点是可无数次充放电，而且不发热。储电量的大小由其内部比表面积大小而决定。超级电容器，就是在研发出新材料的基础上，尽可能地扩大比表面积，使储电量大幅增加 第二，超级电容在正负极的材料结构上获突破。电池的优点是储电量大，由电能转化成化学能，再转化成电能释放出来，其比功率比传统电容高得多。超级电容，在结构上实现了电池和传统电容的内并，实现了电池和电容的优点兼备。　　锂离子电池，不是业界推崇的电源吗?周国泰说：“技术还不过关!”他将这种电池与超级电容器作了比较。　　第一，锂离子电池存在安全隐患。锂离子、有机电解质，其本身有易燃、易爆性，杭州、上海曾发生的电动汽车自燃事件，今天谈起来还让人后怕。超级电容器，充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有 放火上烧，不锈钢外壳快烧红了，也没发生爆炸。锂离子电池，一旦发生短路，就会燃烧或者爆炸。　　第二，锂离子电池，基本是300A电流充电，时间长，一次充电要6—8小时，使用不方便。超级电容器，可1500A，甚至3000A大电流充电，单块充满电只要几秒钟，上百块串联在一起充电，6分钟可达90%以上。　　第三，锂离子电池寿命短。充放电的标准是2000次，目前很少有能达到的，即使达到了，性价比不实用。超级电容器，可大电流充电，瞬间大电流放电，效果理想，充放电可达5万—50万次，而充放电的国家标准是5万次。就说在淄博那次试验，公交车装上超级电容器充电后，乘坐满员，上了高速路，时速120公里，一次充电跑了210公里。使用超级电容器的小轿车，瞬间可大提速，时速可达130公里。　　“你说超级电容器的优势怎么样?”说到此，周国泰问记者。大家都笑了。　　回顾电动汽车发展历程，人们不难掂量出超级电容器的分量，也不难理解天津市政府为什么要召开新闻发布会的原因。　　电动汽车诞生有100多年了，1839年，苏格兰人罗伯特安德森造出了世界上的第一台“电动车”。不过它不十分成功。主要原因是，电池寿命太短，电力太小，只能挪动一个非常轻的底盘。到了19世纪后期，长效电池诞生，促进了电动车的进一步发展，人们才在伦敦的大街上见到电力驱动的出租车，不过行驶距离非常短，还必须不停地在充电站里充电。　　罗伯特不会预想到，历史进入到21世纪，随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车成为解决这两个技术难点的最佳途径。电动汽车也随之成为世界各国的选择和技术竞争的一个焦点。　　一些专家曾经估计，全球能源矿产资源仅够支撑不到100年 而我国的石油只能支撑国内消耗30年，煤炭最多能支撑100年。目前，我国每年有85%的汽油和20%的柴油被汽车烧掉，汽车无疑成为了能源消耗大户，能源紧张与汽车行业发展的关系十分密切。如果中国的人均汽车拥有量追上美国，中国的道路上就会奔跑着6亿多辆小汽车，这一数字将超过世界其他国家小汽车数量的总和，对能源的需求将不言而喻，中国必将成为第一大油耗和石油进口国。　　国人不会忘记，当年铁人王进喜在首都北京看到汽车背着的“大包袱”，缺石油，被人瞧不起啊!　　到了今天，汽车背的“大包袱”没有了，可城市却背上了“大包袱”。从地上看天，见不到蓝天白云，从空中往下看，灰蒙蒙的，不见城市的倩影。说重了，是民族的耻辱!　　从能源、环境的角度审视，发展新能源汽车，是我国的必然选择。而且从技术的角度看，我国有自身的优势。　　据相关资料显示：我国虽然在传统汽车领域落后于发达国家近二三十年，但在电动汽车领域，我国与国外的技术水平和产业化程度差距相对较小，并有机会在该领域获得重要席位。这也为我国汽车工业技术实现跨越发展提供了一次历史性的机遇，更重要的是我国还有后发优势。目前，我国电动汽车的研发已具备一定的基础，一些企业在20世纪90年代中期就推出了电动汽车样车。　　我国“八五”以来电动汽车被正式列入国家攻关项目，对电动汽车的投入显著增加。我国的汽车企业和高校、科研院所等200多家单位投入了大量的人力、财力和物力研发电动汽车，并取得了一系列科研成果。“九五”期间，电动汽车被列入863计划12个重大专项之一，全国汽车标准化技术委员会于1998年新组建了电动汽车车辆标准化分技术委员会。科技部又于2001年启动了电动汽车重大科技专项，使我国电动汽车技术水平和产业化程度与国外处在同一起跑线上。　　　　现代电动汽车一般可分为三类：纯电动汽车(PEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)。但是近几年在传统混合动力汽车的基础上，又派生出一种外接充电式(Plug-In)混合动力汽车，简称PHEV。目前在全世界，电动汽车一直是各大汽车集团花费巨资研发的新兴领域。　　然而，制约电动汽车发展的瓶颈，还就是电池。世界电动车协会主席陈清泉在2011中国长春国际汽车论坛上表示，当前我国电动汽车电池技术存在两个明显缺点：第一个缺点就是缺乏深层次技术。比如电池的化学问题、物理问题、温度问题、结构问题等，在这些方面我们研发还不够，没有能够建立数学模型把这些问题搞清楚 另一个缺点是缺乏评价体系。比如电池的安全性怎么样，在高温、低温环境下能不能正常工作，这些都没有一个好的评价。　　有资料介绍，电动汽车对电池的要求比较高，电池要具备高比能、高比功率、快速充电和具有深度放电功能，循环和使用寿命要长。铅酸电池，虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低，但是高的性价比使其应用广泛，然而带来的是严重的环境问题。镍镉电池和镍氢电池虽然性能好于铅酸电池，但是其性价比不高，含重金属，用完后回收处理难，若遗弃会对环境造成严重污染。　　目前，越来越多的研究人员选用锂离子电池作为电动汽车的动力电池，但这种电池的缺陷十分明显，前面已叙。　　“针对目前各种电池的缺陷，我们开发了超级电容器。”周国泰顿了一下，说，这种电容器的技术优势前面说了。所以，很顺利地通过了天津市科委组织的成果鉴定。　　高能镍碳超级电容器，老百姓也用得起　　有专家说，目前，几乎所有的人都认为电动汽车是未来的发展趋势，但种种迹象表明，电动汽车离我们还是比较遥远。但电动自行车风靡全国，每天提几公斤的电池上下楼，在居民小区并不鲜见。电动汽车怎么办?　　为此，有学者发表文章，对电动汽车提出种种担忧和质疑。有说电动汽车在电池上不成熟的，有说原子电池、聚合物电池、燃料电池、锂离子电池等任何电池都不环保的，各种议论不绝于耳。　　有各种质疑和担心，也属正常。科技创新，正是在质疑中前行、在争论中创新的。说着，周国泰从沙发上站起来：“在发展电动汽车的过程中，有各种担心，是可以理解的。电池的问题卡住了电动汽车的脖子，这也是事实。”他扳着手指头，就说公交车吧，一辆公交车，走100公里，若用油30升，按8元1升算，要240元 而用电，走100公里。用电70度，每度电平均按6毛钱算，是42元钱。还是用电省吧。因此，发展电动车，不应动摇!　　还以锂离子电池为例，与超级电容器比，锂离子电池成本7万元，充电2000次，每充电1次按行驶100公里算，20万公里就要更换电池 超级电容器，也按充电1次行驶100公里算，可充电5万次，甚至可达10万次、50万次，超级电容器的价格不高于锂离子电池。超级电容器回收后，对材料再激活处理后还可以使用。计算一下，综合成本有多低!这样，老百姓是不是就能用得起了?　　超级电容器的生产是环保的，你可以到淄博年产100万只的生产基地去看，生产车间，只有一个地漏，那是用来打扫卫生冲水用的，整个生产过程，不产生废水、废气，没有污染排放。还用担心环保问题吗?　　高能镍碳超级电容器，“协同会战”的结果　　话题回到采访周国泰院士的开头。他还是坚持说那句话，超级电容器的研发，是多方支持，多领域、多学科专家协同攻关的成果。　　“周院士说的是事实!”原海军后勤部技术装备研究所研究员陈同柱讲起了周国泰。　　周院士是一位军人科学家。多年来，他创建了我们国家的军事科研的新模式和新路子。他作为领军专家，坚持军民融合发展，他把军内外有关专家，战略研究的，军事需求的，科研管理的专家都联合起来，充分集成地方的科研力量、技术成果，甚至地方的资金资源，高效组合起来，形成优势。这就是他的“小核心大联合”的科研创新模式。　　陈同柱说，就说超级电容器这个新能源项目，看起来是解决电动汽车动力问题，最终是军民两用，可能在潜艇、航天，包括新型飞机、导弹都可应用，解决国防军事急需的新能源，花了最少的钱，取得了大成果。现在，导弹、飞机、航天火箭，液体燃料的推力远远不够用了，他的科研找到了路子，很可能要在这方面突破。这就是军民融合。　　回顾周国泰的科研历程，他倡导“大科研”的思路清晰可见。　　多年来，他打破研究所的“高大院墙”，广泛合作，先后有十几名院士和知名专家给他当顾问，直接参与课题研究。他把研究室主任带到训练场上去，带到船上去，干什么?上去找科研课题。他说，你研究的防寒服装，要自己穿上到寒区部队去和战士一块体验。比如，研究出舰船食品，就到船上去，风浪颠簸后看自己能不能吃。　　他说：“好舵手会用八面风!科研，要兼容式、融合式，广泛联合、协作，充分发挥各方面的力量，发扬‘两弹一星’精神!”正是这样，在“九五”期间，周国泰创造了一个不足百人的研究所获得11项全军科研重大贡献奖，而有几千人的一个研究院才获9项。　　关于获得多方面支持和合作，周国泰讲了一个故事。　　一次，周国泰向一位中央领导同志汇报，说超级电容器用在电动汽车上，从起步，上坡，提速，包括充电速度如何快等等，讲得头头是道。这位领导同志说，我不听你讲，把车开来看看。　　果然，周国泰把车开来了，领导坐了一圈，给予肯定：好!并详细过问还有什么困难。这件事发生在2010年。　　超级电容器研发，像许多创新成果一样，最初从实验室做起，始于2008年。　　怎么想到了研发超级电容器呢?　　先看看这一年有关电动汽车的信息，各种电池技术及生产的消息，铺天盖地。人们的胃口吊起来了，期待着大街上有更多的电动汽车在跑。同时，业界在电动汽车电池技术上，也有不少争论。有人认为，电动汽车电池技术上解决了，只是成本高，国家出台补贴政策，就能推进电动汽车产业的发展。也有人提出，靠国家补贴，不是长久之计，有人在借机圈钱，电池技术还没有真正“过关”。　　在这样的氛围下，周国泰组织创新团队攻关。他注意到，有人在传统电池上做文章，力求技术新突破。传统电池，是电能变成化学能，再转变成电能。而传统电容，是做大比表面积，通过研发各种物质材料，用增加比表面积的办法，来提高电容的性能。比表面积最大的材料，是活性碳。周国泰，在传统电池和传统电容之间，选择了一条科研的“中间路线”，集成电池和电容的优点于一身。　　科技创新，往往是在不经意间，又往往以科研思路正确取胜。有成就的科学家，首先是在科研思路和方法上与众不同，从而获得科学突破。周国泰就是这样的科学家。在近4年的时间里，他领着科研团队，日夜苦干。他像当年研究石油工人防护服那样，从实验室到油田，身背大包服装搞试验，四处奔波 他像当年研究作战防护服、防弹头盔那样，上靶场，进深山，钻猫耳洞。研发超级电容器，还是那样“拼命三郎”。为此，4年间，周国泰病倒两次住院。　　这里难以记述周国泰和研发团队更多的创新故事。不过，在近4年的时间里，他和研发团队终于获得了新成果：高能镍碳超级电容器。在天津市科委组织的成果鉴定会上，获得很高的评价。　　采访周国泰院士，他不愿讲自己“过五关、斩六将”的故事，而是不间断地谈超级电容器研发获得的方方面面的大力支持和研发中的大团队协同。　　他说，这是事实啊!从中央领导，到国家发改委、科技部等多个部委、天津市、天津市科委、张家港市、淄博市等，各级领导重视、关心、支持，涉及汽车等多领域、多学科专家密切合作，步调一致，协同攻关。不如此，这个超级电容器搞不出来，更不能成功用在汽车上。　　举个例子吧。发改委的有关领导多忙啊!可是，领导多次表示：“周院士来谈项目，随时可见。”　　做实验，急需一笔资金，张家港市委书记黄钦、市长徐美健得知后，当即拍板：“资金一周内到位。” 徐美健说：“这是国家的大事、民族的大事，即使失败了，我们张家港也愿意交这个学费!”　　超级电容器中试，需要投入一笔资金，建中试生产线，淄博市委书记刘慧晏、市长周清利也还是当即决定：“中试生产线建在淄博，年产100万块，投资一周内到位。”周清利说：“实现零排放，还百姓一片蓝天是我们共产党人的责任，我豁出老命也要一干到底。”不仅如此，市科技局局长周元军就住在厂里，中试生产线高质量、高标准，以最快的速度建成。　　周国泰还讲了几件他难忘的事。　　超级电容器要在汽车上做试验。那是一个大冬天，北京那天出奇的冷。淄博市科技局局长周元军带着汽车，大汽车上驮着小汽车，一路从淄博赶到北京，下了车双手冰凉，身体发抖。再看几位穿工作服的随行，装车、卸车。旁人不知道，这几位是山东理工大学领军级的教授啊!　　超级电容器做汽车发动机试验，涉及到天津军交实验室、天津无线电18所、汽研中心等多家单位、多位科研人员，大家一呼百应，一项试验要求5天完成，天津军交学院院长犹如战场下命令：“5天完成，只能提前。”　　尤其是天津市，张高丽书记在不到一年的时间5次亲自召开会议协调和讨论此项目，并做多次批示。分管工业的副市长王治平召开20余次专门会议协调政府有关部门。天津市有关企业联合攻关，科委领导多次来试验室，具体指导项目的进程。他们心中装的是环境，装的是百姓，装的是那一片蔚蓝的天!　　周国泰说：“我不是搞汽车的。超级电容要用在汽车上，如果没有这样的大力支持、协同攻关、良好的合作，是根本不可能的!协同，使每个人的创新潜能充分释放出来，整合起来。”　　又说起为研发超级电容器项目，周国泰不到4年两次住院。院士也当了，将军的衔也授了，功成名就了，何必再“拼命”呢?!　　周国泰说：“节能减排，哥本哈根会议上，温总理有承诺。还老百姓一片蓝天，作为科技工作者，我有一份责任!”　　走出周国泰院士工作室，记者还回味着这句话。

近日，电工研究所马衍伟团队联合大连化学物理研究所研究员吴忠帅在高性能石墨烯复合材料制备、石墨烯基锂离子电容器研制方面取得进展。相关研究成果以2D Graphene/MnO Heterostructure with Strongly Stable Interface Enabling High-Performance Flexible Solid-state Lithium-Ion Capacitors为题，发表在《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2022, 2202342）上。 锂离子电容器作为一种有效结合锂离子电池与超级电容器的新型电化学储能器件，具有高功率密度、高能量密度以及长循环寿命，有效弥补了锂离子电池和超级电容器之间的性能差异。电极材料作为锂离子电容器的重要组成部分，是影响锂离子电容器性能的关键因素。 精细的结构设计工程被认为是提高电极材料电化学性能的有效方式之一。马衍伟团队提出了一种通用静电自组装策略，在还原氧化石墨烯上原位生长了具有卷心菜结构的MnO复合纳米材料（rGO/MnO）。通过深入的原位实验表征以及理论计算，证实了rGO/MnO异质结构具有较强的界面作用和良好的储锂动力学。由于rGO/MnO复合纳米材料具有高电荷转移速率、丰富的反应位点以及稳定的异质结构，基于rGO/MnO复合纳米材料制备的电极具有高比容量（0.1 A/g电流密度下比容量为860 mAh/g）、优异的倍率性能（10 A/g下比容量为211 mAh/g）以及长循环稳定性。因此rGO/MnO复合纳米材料可作为高性能锂离子电容器理想的负极材料。 通过将这种高性能石墨烯基复合材料作为负极与活性炭正极进行组装，马衍伟团队成功制备出柔性固态锂离子电容器（AC//rGO/MnO）。经测试，这一电容器基于电极活性材料总质量的能量密度最高达到194 Wh/kg，功率密度最高可达40.7 kW/kg。这是迄今为止报道柔性固态锂离子电容器能量密度和功率密度的最高值。此外，在10000次充放电循环后，AC//rGO/MnO电容器的容量保持率可达77.8%，并且安全性能高。 科研团队表示，这一研究提出的金属氧化物/石墨烯复合材料设计策略在高能量密度和高功率密度的柔性锂离子电容器中具有很好的应用前景。 该研究工作得到国家自然科学基金、中科院大连洁净能源研究院合作基金、中科院青年促进会等的支持。 论文链接： https://doi.org/10.1002/adfm.202202342 石墨烯复合材料结构示意图和锂离子电容器原理性能图

近日，由山西煤化所主持制定的国际电工委员会（IEC）国际标准IEC/TS 62565-5-2 《Nanomanufacturing – Material Specifications – Part 5-2: Nano-enabled electrodes of electrochemical capacitor – Blank detail specification》正式发布。该标准提案于2018年提出，2020年5月立项，山西煤化所王振兵和陈成猛担任项目组组长，黄显虹作为执行负责人，项目组由来自中国、加拿大、韩国、德国、俄罗斯的十名专家组成，制定过程广泛采纳征求IEC成员国意见，为标准的高适用性和广泛采用奠定了基础。 电化学电容器以其超快的充放电能力、长循环寿命、宽工作温度范围、高安全可靠性和低维护成本，被广泛应用于电动汽车、高速列车、飞机、光伏、风电和电子等领域。山西煤化所开展超级电容器研究十余年，打通“材料-器件-应用”产业创新链，在国产化超级电容器用纳米孔结构活性炭材料技术攻关过程中，建立了超级电容器中试平台，用于评估材料的电化学性能，进一步反馈指导材料的研发、生产和质量控制。山西煤化所科研人员发现，超级电容器电极片的制备工艺和理化关键控制特性，不仅能反映原材料的特性，而且直接决定器件的性能，是原材料和器件之间的关键桥梁，因此超级电容器电极片的准确表征对整个产业链的高质量发展十分重要。 目前，国际国内对于超级电容器电极片的标准化仍是空白，亟需标准化的规范引领指导。山西煤化所科研人员基于行业需求，通过研发积累、与产业界广泛深入交流以及对科学文献和标准方法进行系统调研，提出了超级电容器电极片的首个材料规范标准，该标准详细梳理了电极片影响器件性能的化学、物理、结构和电化学关键控制特性及相应测试方法。 该标准的发布，将为超级电容器电极片统一术语概念、规范生产流程、建立产品规范提供指导，促进相关领域行业技术交流、技术合作，并为消除贸易壁垒提供标准支持。同时，该标准是超级电容器电极片的首个国际标准，填补了国际标准化的空白，也为IEC/TC113（国际电工委员会纳米电工产品与系统技术委员会）引入了超级电容器的概念，开启了国际电工委在该领域的标准化制定工作，提升了我国在超级电容器用材料领域的国际影响力。

北京化工大学杨志宇教授AEM：高储钠性能超级电容器研究分享超级电容器因其良好倍率性能、循环性能的可再生能源存储设备，已成为热门的电化学可再生设备。然而，超级电容器的实际应用仍面临能力密度低、性能提升依赖于先进电极材料开发等困难。目前常采用法拉第电极材料，包括过渡金属氧化物、过渡金属氮化物和过渡金属二硫化物等提高超级电容器的能量密度。其中，过渡金属氧化物因具有高理论电容，低成本，环境友好等优势，作为潜力巨大的电极材料应用在超级电容器中。然而半导体性质的过渡金属氧化物仍有固有电子电导率低，充放电过程中容量和倍率性较差等不足，因此如何设计良好的电子结构对于优化过渡金属氧化物的电化学性能至关重要。北京化工大学杨志宇研究员及团队在知名期刊Advanced Energy Materials上发表了题为“Elevating the Orbital Energy Level of dxy in MnO6 via d–π Conjugation Enables Exceptional Sodium-Storage Performance”的文章。过渡金属氧化物 (TMO) 具有固有的低电子电导率，而原子轨道相关的调节对于促进储能应用中的电子转移动力学至关重要。该研究利用 d-π 共轭策略来提高 TMO 的电子电导率。选择具有大共轭体系的酞菁 (Pc) 分子来修饰过渡金属氧化物 (δ-MnO2)。通过密度泛函理论（DFT）模拟，验证MnO2和Pc之间的强d-π共轭可以提高MnO6单元中低能轨道（dxy）的轨道能级，进而提高dxy的氧化还原活性，从而显著提高电化学钠存储性能。结果与讨论作者采用扫描电镜和透射电镜等设备分析材料的形貌结构，X射线能谱分析样品的电子结构和成分信息，紫外可见吸收光谱检测材料在250-800nm波长范围带隙，采用X射线吸收光谱展现材料的边缘结构和精细结构。使用北京卓立汉光仪器有限公司自主研发的Finder Viseta激光显微共聚焦拉曼光谱仪检测原位拉曼光谱，用于揭示其充放电循环过程中结构变化。图1 a)MnO2-Pc合成示意图；b）XRD谱图；c)FTIR光谱图；d)能量损失图；e） TEM图像；f)选定区域电子烟摄图；g)高分辨率TEM图像；h-l)元素映射图图2：a)CV曲线，MnO2-Pc 和MnO2 在20 mV s&minus 1；b）GCD曲线，MnO2-Pc 和MnO2 在 1 Ag&minus 1；c)GCD曲线，MnO2-Pc在不同电流密度下；d)比容量 ，MnO2-Pc和MnO2在不同电流密度下；e）Nyquist图，MnO2-Pc and MnO2；f) CV曲线，MnO2-Pc在不同扫描速率下；g)拟合曲线 h)电流贡献值 i)三次充放电过程中原位拉曼光谱图图3 a-c）pDOS(投影状态密度)曲线；d)轨道能级图；e-f)计算 ELF的DFT切片；g)轨道能级提升和加速电子转移特征示意图。图4 a) MnO2-Pc(阴极)// AC(阳极)ASC原理图。b) 1.0 m Na2SO4溶液中MnO2-Pc和AC的CV曲线。c) 100 mV s&minus 1时不同电位范围的CV曲线。d)不同扫描速率下CV曲线；e) GCD曲线(不同电流密度)。f)本工作中ASC的Ragone图与报道结果进行比较。结论：本文用 Pc 修饰 MnO2 以调节低能轨道 dxy 的轨道能级，并获得了更高的 MnO2-Pc 电化学储能性能。DFT 研究表明，轨道杂化引起的强 d-π 共轭提高了 dxy 的轨道能级并扩展了轨道能量分布，从而促进了电子转移动力学并激活了 dxy 的氧化还原活性。轨道能级提升策略有效地提高了 MnO2-Pc 的电化学 Na+ 存储能力。获得的 MnO2-Pc 在 1 A g-1 时显示出 310.0 F g-1 的高比电容，在 20 A g-1 时显示出 211.6 F g-1 的优异倍率容量。这项工作为改进 过渡金属氧化物的电化学 Na+ 存储提供了轨道能级提升策略的机理见解，这种有效的策略可以扩展到储能应用中其他先进电极材料的设计。原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202300384相关产品推荐本研究的拉曼光谱采用Finder系列拉曼光谱仪检测，该系统全新升级为930全自动化拉曼光谱分析系统，如需了解该产品，欢迎咨询。产品链接：https://www.zolix.com.cn/Product_desc/1105_1562.html 作者简介杨志宇，北京化工大学研究员。北京理工大学博士学位，清华大学博士后。主要研究方向为电化学领域。目前的研究方向是 (i)电化学储能，(ii)电催化CO2还原，电催化甲酸氧化和电催化氮还原 (iii)电容除盐。已发表一作、通讯SCI论文60余篇，包括JACS、AEM、AFM、Nano Energy、JEC、Small、CEJ、JMCA、JPS，申请专利7项，授权5项。免责声明北京卓立汉光仪器有限公司公众号所发布内容（含图片）来源于原作者提供或原文授权转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，北京卓立汉光仪器有限公司发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们联系，会第一时间及时处理。我们力求数据严谨准确，如有任何疑问，敬请读者不吝赐教。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。

为发展超级电容器器件及关键材料，促进解决关键科学问题，突破应用瓶颈，进一步推动超级电容器关键材料及技术的发展，促进我国超级电容器行业的健康有序融合与发展，由中国化工学会储能工程专业委员会主办，燕山大学环境与化学工程学院承办的“2016超级电容器关键材料与技术专题会议”于2016年8月25-27日在秦皇岛召开。比奥罗杰携SP-300系列高性能电化学工作站参展了本次会议， SP-300电化学工作站现场测试超级电容器样品表现出的稳定性及精确性让参会的超级电容器科研老师对bio-logic系列电化学工作站表现出浓厚的兴趣，并非常欣赏EC-LAB电化学软件在超级电容器应用上的优化。第一分会场报告实况 Bio-Logic仪器展示 晚宴黄晟副校长致辞 报到大厅

为推动超级电容器器件、关键材料及相关技术的发展，解决瓶颈性问题，促进我国超级电容器行业的持续发展及有序融合，2023第八届超级电容器及关键材料学术会议于2023年7月21-23日在天津滨海丽呈酒店顺利召开。华洋科仪作为大会主要赞助商之一，携法国BioLogic最新系列电化学工作站产品出席了此次会议，吸引了众多参会者纷纷驻足咨询交流，了解最新的技术应用。随着能源危机与环境问题不断加剧，如何开发新的绿色能源已经成为全球关注的大事。超级电容器作为新一代绿色能源技术之一，近年来备受关注。华洋科仪一直致力于为我国各学科领域的前沿科学技术发展贡献一份力量，我司总代理的法国BioLogic电化学工作站及电池测试系统，能够为超级电容器器件及关键材料的科学研究提供完整的解决方案，满足不同用户的需求。华洋科仪报导2023年7月23日

便携式、柔性和可穿戴电子设备的发展促进了高性能的电化学储能设备的快速发展。与电池和燃料电池相比，超级电容器表现出显著的优势，具有优异的倍率性能、杰出的循环寿命和卓越的安全性。然而，超级电容器的能量密度相对较低，不足以为电子设备提供连续且稳定的电源。为了提高能量密度，厚电极设计是有效的手段。而在传统的三明治结构的超级电容器中，平面电极的活性材料质量负载是相当有限的。设计三维多孔电极可以有效地提高活性物质的质量负载，同时保持较短的离子/电子传输距离和快速的反应动力学。但传统的制备三维多孔电极的方法通常复杂、昂贵、耗时，并且很难精确控制电极的结构。3D打印技术，通过计算机辅助设计/制造模型，对预定义的3D模型进行数字化控制，使得在短时间内精确控制和制造复杂结构成为可能。区别于传统的等材和减材制造技术， 3D打印技术可以实现几乎任何所需的立体几何形状，不需要所谓的模具或光刻掩模。这使得打印的超级电容器具有可调整的几何结构、高度集成、节省时间和低成本、以及卓越的功率和能量密度。为了总结这一领域的最新进展并为未来的研究提供设想，来自哈尔滨工业大学（深圳）的魏军教授团队，在Advanced Functional Materials上发表题为“3D Printed Supercapacitor: Techniques, Materials, Designs and Applications”的综述文章，回顾了3D打印超级电容器的最新进展，如图1所示。 图1. 3D打印超级电容器研究进展首先，介绍了用于制备超级电容器的代表性的3D打印技术，不同技术的原理图和特点如图2所示。 图2. 制备超级电容器的各种3D打印技术的原理图和特点接下来，文章重点介绍了超级电容器的可打印模块，包括电极、电解液和集流体，如图3所示。 图3. 用于3D打印超级电容器的材料在研究合适的可打印材料的同时，制造中的打印设计对于优化超级电容器的性能也是重要的。因此，文章总结了电极的设计（图4）、打印电极的后处理，并概括了3D打印超级电容器的不同构型（图5）。图4. 3D打印电极的不同结构设计 图5. 3D打印超级电容器的构型此外，还总结了3D打印超级电容器的各种应用，包括柔性可穿戴电子设备（图6）、自供电集成电子设备和传感系统（图7）。 图6. 不同类型的智能响应型超级电容器 图7. 3D打印的自供电集成系统，和超级电容器驱动的传感器系统。如图8可知，目前制备的3D打印超级电容器的能量密度与铅酸、镍氢电池和锂电池相当，有的甚至更高。 图8. 3D打印超级电容器的 (a)质量Ragone图， (b) 面积Ragone图最后，总结了目前3D打印技术的局限性和未来3D打印超级电容器的研究面临的挑战，并提出了一些可能的研究方向。 图9. 3D打印超级电容器的未来展望文章信息：Mengrui Li, Shiqiang Zhou, Lukuan Cheng, Funian Mo, Lina Chen,* Suzhu Yu,* Jun Wei,* 3D Printed Supercapacitor: Techniques, Materials, Designs and Applications, Advanced Functional Materials, 2022, 202208034.原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202208034

近日，我所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组(508组)吴忠帅研究员团队发表了有关可降解聚合物基超级电容器的综述文章，系统总结了生物可降解聚合物在超级电容器中的应用现状，并对该领域存在的挑战和机遇进行了展望。 　　超级电容器在未来可穿戴和可植入电子设备领域具有应用潜力，但用于超级电容器的传统材料往往不可降解，随着其推广应用，将产生大量的电子垃圾，无法满足当今社会日益增长的环保要求。生物可降解聚合物包括天然生物可降解聚合物和合成生物可降解聚合物，它们在自然条件下可以被分解为无害的小分子，而且优异的生物相容性使其避免了对环境的污染和生物的危害，这些独特的性质若能应用于超级电容器，将对其环境无害化处理产生重要影响。该文章系统地综述了现有生物可降解聚合物的分类、典型结构、性能和制备工艺，并从制备策略和改性方法方面概括了生物可降解聚合物基超级电容器的最新研究进展。在此基础上，文章指出了目前可降解超级电容器发展中亟需解决的问题。该综述对生物可降解聚合物在超级电容器甚至是储能领域的进一步应用有一定的指导作用。 　　该综述以“Recent Advancements and Perspectives of Biodegradable Polymers for Supercapacitors”为题，发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上，该工作的第一作者是我所508组博士后吴鲁和师晓宇。上述工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、我所创新基金等项目的资助。

近日，大连化物所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组(508组)吴忠帅研究员团队与单细胞分析研究组(1820组)陆瑶研究员团队，以及中国科学院深圳理工大学、中国科学院金属研究所成会明院士等合作，开发了高精度的光刻、自动喷涂和3D打印技术，研制出具有高系统性能和高集成度的小型单片集成微型超级电容器。 　　为适应小型化、可穿戴、可植入微电子设备的快速发展，需要发展具有小体积、高集成度、高性能和高兼容度的微型储能器件。平面微型超级电容器由于无需隔膜和外部金属连接线的特殊结构，同时具有可靠的电化学性能和易于调控的连接方式，在微电子领域有着重要的发展潜力。然而，由于缺少可靠的高精度微电极阵列制备和高效的电解液精确沉积技术，大规模制备高集成度、高性能的微型超级电容器仍具挑战。因此，急需发展创新性的微加工技术，来实现规模化、稳定性地制备高度集成、高性能、可定制的微型超级电容器。本工作中，合作团队发展了一种结合高精度的光刻、自动喷涂和3D打印技术的通用可靠策略，实现了高精度微电极阵列的大规模制备和凝胶电解质精确快速添加，研制出具有高面积数密度、高输出电压、性能稳定的集成化微型超级电容器模块。团队首先采用高精度光刻加工技术和高稳定性自动喷涂技术，制备出超小型集成化微型超级电容器，单个器件的面积仅为0.018cm2，器件间距为600μm，实现了面积器件数密度为每平方厘米28个，即3.5×4.1cm2区域内包含400个器件。随后，团队设计并发展了具有优异流变特性的凝胶电解质墨水，采用精确可控的3D打印技术，实现了极小区域内电解质的精确均匀添加，使得相邻单元微器件之间形成良好的电化学隔离，所得集成化微型超级电容器可以稳定输出200V的高电压，单位面积工作电压达75.6V/cm2，是目前已有报到工作的最高值。此外，该微型超级电容器模块在162V的极端工作电压下，循环4000次后，仍然保持92%的初始容量。该工作为超小体积、高电压微型功率源的发展奠定了一定的科学基础。 　　相关研究成果以“Monolithic integrated micro-supercapacitors with ultrahigh systemic volumetric performance and areal output voltage”为题，于近日发表在《国家科学评论》(National Science Review)上。该工作的共同第一作者是我所508组博士后王森和1820组博士后李林梅。上述工作得到国家自然科学基金、中科院A类先导专项“变革性洁净能源关键技术与示范”、大连市高层次人才创新支持计划、中国博士后科学基金等项目的资助。

3月7日，中国机电一体化技术应用协会在广州组织并主持召开了“半导体电容器组件三合一检测关键技术研究及应用”项目科技成果评价会议。此次成果评价会议以线上线下相结合的形式进行，经专家评价，该项目整体技术水平达到国际先进水平。该项目由广州诺顶智能科技有限公司、华南理工大学、广州天极电子科技股份有限公司共同完成，特邀中国工程院院士、浙江大学求是特聘教授谭建荣担任专家组组长，广东省科学院智能制造研究所教授级高工程韬波为副组长，评价会议由中国机电一体化技术应用协会科技质量部主任、专家委秘书长刘明雷主持。针对微小半导体电容器组件的外观检测、电性能检测、分选三合一高速高精度集成测试难题，该项目研发了光度立体成像技术与互补融合视觉检测算法、电容充电及测量快速精准切换控制技术、首创微小电容器组件三合一无损吸附测试技术等，研制出半导体电容器组件三合一智能检测设备。该设备集成了外观检测、电性能检测、分选等功能，具备兼容性好、测量精度高、智能化程度和分选效率高等特点，填补了微小半导体电容器组件的外观检测、电性能检测、分选三合一检测集成装备的空白，实现了进口替代。项目产品经广东产品质量监督检验研究院检测，所检项目符合相关要求。来自浙江大学、广东省科学院智能制造研究所、广州机械科学研究院有限公司、广东产品质量监督检验研究院、广东省机械研究所等单位的7位专家组成的评价委员会，认真听取了项目完成单位的报告，审查了相关资料。经质询和讨论，他们一致认为，该项目成果具有创新性，整体技术水平达到国际先进水平。此次成果评价会议得到多方资源的支持，受到中国机电一体化技术应用协会的高度重视及聚智诚团队专业的科技成果评价指导。据悉，广州诺顶智能科技有限公司自主研发的设备覆盖芯片、元器件、通信、汽车电子、新能源等领域。2020年，该公司在芯片半导体微小器件领域投入大量研发后，成功研发出01005级别微小器件封测技术。科技成果评价会议现场。中国工程院院士谭建荣以线上方式参加评价会议。评价专家与项目团队合影。项目产品（局部）。本文图片由朱汉斌拍摄

近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队，提出了通过油墨直写成型和熔融沉积成型两种3D打印方法，构建全打印可定制水系锌离子杂化电容器的新策略。团队利用该策略，构筑了具有分级多孔结构的高面容量正极，以及无枝晶稳定结构的锌金属负极，制备出高比能、长循环稳定的锌离子杂化电容器。随着定制化电子产品使用的增加，发展高能量密度且形状可定制的电化学储能器件已逐渐成为清洁能源转化和存储的迫切需求。锌离子电化学储能器件因其低氧化还原电位（-0.76 V）、高理论电容（823 mA h/g）、高安全性而引起了广泛关注。锌离子杂化电容器有效结合了锌离子电池和超级电容器的优点，可同时实现高能量密度和高功率密度。然而，水系锌离子杂化电容器仍存在面容量较低、锌枝晶生长及器件形状因子的限制，阻碍了其在实际应用中的进一步发展。本工作中，该团队通过油墨直写成型和熔融沉积成型两种3D打印方法构建了全打印锌离子杂化电容器，包括多孔微晶格正极、无枝晶的金属锌负极、凝胶电解质和塑料封装。其中，锌负极上打印的金属稳定结构有效地抑制了锌枝晶的生长，延长了锌离子杂化电容器的循环寿命（10000次循环后的电容保持率为100%）。分级多孔正极提高了活性材料的面积负载，从而提高了锌离子杂化电容器的面积电容，所制备的锌离子杂化电容器表现出4259 mF/m2的高面电容和1514 μWh/cm2的高面能量密度。团队结合熔融沉积成型3D打印技术，在构建锌离子杂化电容器的基础上，构筑出了与电极结构相符的封装结构，成功实现了形状可定制的全3D打印锌离子杂化电容器。该工作展现了3D打印技术在可定制化储能器件的应用潜力。相关研究成果以“All 3D Printing Shape-conformable Zinc Ion Hybrid Capacitors with Ultrahigh Areal Capacitance and Improved Cycle Life”为题，于近日发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。上述工作得到国家自然科学基金、中科院洁净能源创新研究院合作基金、辽宁省中央引导地方专项等项目的资助。文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202200341

德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程系材料科学与工程教授Rodney S. Ruoff领导的科研团队成功制备出一种由石墨烯衍生出的新型三维多孔碳材料。利用该材料作为电极组装成的超级电容器，其能量密度可达到铅酸电池的水平，同时还保持超级电容器固有的高功率输出和极快的充电速度，有望应用于电动汽车以及解决风能、太阳能等间歇性能源的存储问题。这一发现意义深远：它有望使超级电容器存储的电能大大增加至电池的水平，将成为电化学储能设备和其他许多前所未有的研究领域的一个里程碑。　　电化学储能设备中，超级电容器被比喻为“百米运动员”，其能量转移速度和效率都非常高，但是通常储存的电能少 而电池更像是“马拉松运动员”，具有较高的能量存储能力，充放电速度虽然慢但较稳定。“我们合成的新型碳材料像海绵一样具有大量的纳米级微孔，其比表面积达到了3100平方米每克(两克此种材料的表面积就和一个美式橄榄球场的大小相当)，它的导电性也比一般材料高得多。　　这项工作主要是由该研究小组的博士后研究员朱彦武博士及合作者来完成，于5月12日发表在《科学》(Science)杂志的在线预印版本ScienceXpress上。该小组的另一位博士后蔡伟伟博士也参与了此项研究。德克萨斯大学达拉斯分校的研究人员、布鲁克海文国家实验室的科研工作者以及佛罗里达美国康塔仪器公司的科学家也参与了这项工作。　　其中，美国康塔仪器公司的Autosorb-IQ和NOVA被用于对合成的新型碳材料的孔结构、孔容和比表面积进行表征，通过研究N2@77K, Ar@87K及CO2@273K不同吸附质、不同吸附温度的实验等温线，可得到包括孔结构在内的丰富信息，与TEM、XRD等实验结果相互印证，为材料合成、应用提供关键信息。　　　　来源：　　www.sciencexpress.org / 12 May 2011 / Page 3 / 10.1126/science.1200770

3月7日，中国机电一体化技术应用协会在广州组织并主持召开了“半导体电容器组件三合一检测关键技术研究及应用”项目科技成果评价会议。经专家评价，该项目整体技术水平达到国际先进水平。该项目由广州诺顶智能科技有限公司、华南理工大学、广州天极电子科技股份有限公司共同完成。此次成果评价会议以线上线下相结合的形式进行，特邀中国工程院院士、浙江大学求是特聘教授谭建荣担任专家组组长，广东省科学院智能制造研究所教授级高工程韬波为副组长，会议由中国机电一体化技术应用协会科技质量部主任、专家委秘书长刘明雷主持。针对微小半导体电容器组件的外观检测、电性能检测、分选三合一高速高精度集成测试难题，该项目研发了光度立体成像技术与互补融合视觉检测算法、电容充电及测量快速精准切换控制技术、首创微小电容器组件三合一无损吸附测试技术等，研制出半导体电容器组件三合一智能检测设备。该设备集成了外观检测、电性能检测、分选等功能，具备兼容性好、测量精度高、智能化程度和分选效率高等特点，填补了微小半导体电容器组件的外观检测、电性能检测、分选三合一检测集成装备的空白，实现了进口替代。项目产品经广东产品质量监督检验研究院检测，所检项目符合相关要求。来自浙江大学、广东省科学院智能制造研究所、广州机械科学研究院有限公司、广东产品质量监督检验研究院、广东省机械研究所、广东阿达半导体设备股份有限公司、广东博威尔电子科技有限公司的7位专家组成的评价委员会认真听取了项目完成单位的报告，审查了相关资料。经质询和讨论，他们一致认为，该项目成果具有创新性，整体技术水平达到国际先进水平。此次成果评价会议得到多方资源的支持，受到中国机电一体化技术应用协会的高度重视及聚智诚团队专业的科技成果评价指导。该项目获授权发明专利6件、实用新型专利8件和软件著作权6件；主导制订企业标准1项；发表高水平论文2篇。项目成果在国内外头部半导体企业转化应用后，取得了良好的经济效益和社会效益。

2024 第九届超级电容器及电池关键材料学术会议于 8 月 9～11 日在济南隆重召开！600 多位专家、学者、师生等齐聚美丽的泉城，共享超电界的学术盛宴！晶泰科技自动化商务拓展总监李敬芝受邀出席大会，并作 “晶泰科技，AI+Automation 驱动研发创新” 主题演讲。晶泰科技的 “AI+Automation” 智能化自动化解决方案已应用于 “新能源新材料研发” 领域，如电解液配方研究、无机材料研究、高分子材料研究等科研场景。 AI+Automation助力新能源新材料研发晶泰科技的 “AI+Automation” 智能化自动化解决方案可广泛应用在石油化工、新能源、新材料、生物医药等行业领域，提供的自动化产品与服务包含：智慧实验室一站式建设服务、机器人工作站等，已为客户落地构建了药物研发智慧实验室、催化剂研究智慧实验室、无机材料研究智慧实验室以及电解液配方研究智慧实验室等。自 2022 年晶泰科技官宣自动化业务以来，我们深切感受到了大学校园对自动化智能化的迫切需求。晶泰科技非常重视与科研院校在尖端科技领域的合作，一直积极与科研院校专家学者交流互动，探索产学研多元主体的创新协同模式。晶泰科技作为一家在自动化智能化领域的新质生产力代表，积极响应国家及各级政府对新质生产力进校园的号召，期待帮助高校高效完成设备更新、改变固有科研模式，助力人才培养与时代发展接轨，促进科研成果高效转化，打造新质生产力创新生态圈。以锂电领域为例，近年来，我国锂电池产业发展迅速，《锂电池行业规范条件﹙2024年本﹚》对锂电池行业的技术进步和产品质量提升提出更高要求，对电池能量密度、功率密度、循环寿命等性能指标设定了更为严格的标准。电解液是电池的重要组成部分，高通量电解液配方筛选设备可以帮助企业快速找到最佳电解液配方，以提高电池的性能和寿命，降低成本。晶泰科技的电解液自动化配制系统，将自动化技术与手套箱有机结合，可自动完成称量、混合，高通量配液等流程，并通过串联特定功能自动化仪器设备完成电解液配方性能测试，实验结果可追溯，不同电解液性能一目了然，帮助研究人员快速优化电解液配方，以提高电池的性能和效率。晶泰科技人工智能+机器人：助力新能源新材料研发

p　　多年来，能装在芯片上的微小超级电容一直广受科学家追捧，决定电容器性能的关键是其电极材料，有潜力的“选手”包括石墨烯、碳化钛和多孔碳等。据德国《光谱》杂志网站近日报道，芬兰国家技术研究中心(VTT)研究团队最近把目光转向了一种“不可能”的弱电材料——多孔硅，为了把它变成强大的电容器，团队创新性地在其表面涂了一层几纳米厚的氮化钛涂层，使其性质得以改变。/pp　　该团队负责人麦卡· 普伦尼拉解释说，因化学反应导致的不稳定性和高电阻导致的低功率，不带涂层的多孔硅本是一种极差的电容器电极材料。涂上氮化钛的能提供化学惰性和高导电性，带来了高度稳定性和高功率，且多孔硅有很大的表面积矩阵。/pp　　根据荷兰爱思唯尔出版集团《纳米能源》杂志在线发表的论文，新电极装置经13000次充放电循环而没有明显的电容减弱。普伦尼拉说，报告数据受检测时间的限制，而并非电极真实性能。他们继续对其进行充放电循环，至今已达到5万次，甚至在循环中让电极干燥，也没有出现物理损坏或电学性能衰减问题。“超级电容要求稳定地达到10万次循环。目前用多孔硅—氮化钛(Si-TiN)做电极的电容装置能完全稳定地通过5万次测试。”/pp　　在功率密度和能量密度方面，新电极装置比得上目前最先进的超级电容器。目前由氧化石墨烯/还原氧化石墨烯制造的芯片微电容器功率密度为200瓦/立方厘米，能量密度为2毫瓦时/立方厘米，而新电极装置功率密度达到214瓦/立方厘米，能量密度为1.3毫瓦时/立方厘米。普伦尼拉说，这些数字标志着硅基材料首次达到了碳基和石墨烯基电极方案的标准。/pp　　从电子产品的功率稳定器到局部能量采集存储器，芯片超级电容器有着广泛的应用。普伦尼拉说，他们在整体设计中还存在一些难题，每单位面积电容仍需提高，要达到技术许可的最高水平，他们还需进一步研究。/pp　　总编辑圈点/pp　　日本厨师发现将牛油果加上芥末竟然有了三文鱼的味道。如今，芬兰科学家也玩起了这样混搭的“戏法”——他们给多孔硅穿上一层氮化钛的外衣，尽管这层薄薄的外衣只有几纳米那么厚，却足以改变多孔硅电极的性能。这样的想象力让超级电容器的电极材料又多了一位优质成员，且它给人们的生活带来的改变也许远比一道日本料理大得多!随着芯片技术的广泛应用，希望科学家尽快解决多孔硅电极材料在超小型超级电容器上的设计问题，让这样巧思的发明早日造福人类。/ppbr//p

多孔或层状电极材料具有丰富的纳米限域环境，表现出高效的电荷储存行为，被广泛应用于电化学电容器。而这些限域环境中形成的双电层(限域双电层)结构与建立在平面电极上的经典双电层之间存在差异，导致其储能机理尚不清晰。因此，解析限域双电层结构对探讨这类材料的电化学电容存储机理和优化电化学电容器件的性能具有重要意义。中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心项目研究员黄楠团队与比利时哈塞尔特大学教授杨年俊合作，设计并制备了具有规则有序0.7 nm层状亚纳米通道的膨胀垂直石墨烯/金刚石复合薄膜电极。其中，金刚石与垂直膨胀石墨烯纳米片共价连接，作为机械增强相为构筑层状限域结构起到支撑作用。进一步，研究发现，该电极表现出离子筛分效应，离子部分脱溶等典型的限域电化学电容行为，是研究限域双电层的理想电极材料。基于该材料，科研人员利用原位电化学拉曼光谱和电化学石英晶体微天平技术分别监测充放电过程中电极材料一侧的响应行为和电解液一侧的离子通量发现，在阴极扫描过程中，电极材料一侧出现拉曼光谱 　　峰劈裂现象，溶液一侧为部分脱溶剂化阳离子主导的吸附过程。该研究综合以上实验结果并利用三维参考相互作用位点隐式溶剂模型的第一性原理计算方法，在原子尺度上评估了限域双电层中离子-碳宿主相互作用，揭示了在限域环境中增强的离子-碳宿主相互作用会诱导电极材料表面产生高密度的局域化图像电荷。该工作完善了限域双电层电容的电荷储存机理，为进一步探讨纳米多孔或层状材料在电化学储能中的功能奠定了基础。 　　8月9日，相关研究成果以Highly localized charges of confined electrical double-layers inside 0.7-nm layered channels为题，在线发表在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)上。研究工作得到国家自然科学基金和德国研究联合会基金的支持。图1. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的制备和表征：(A)制备流程示意图；(B)石墨插层化合物的拉曼光谱；(C-D)XRD图谱；(E)SEM和TEM图像。图2. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的电化学行为：(A)CV曲线；(B)微分电容-电极电势关系；(C)离子筛分效应；(D)EIS图谱；(E-F)动力学分析。图3. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的原位电化学拉曼光谱：(A-D)原位电化学拉曼光谱；(E-F)拉曼特征演变幅度分析。图4. 层状限域双电层电容的储能机理分析：(A)拉曼光谱中的G峰劈裂；(B)电化学石英晶体微天平分析；(C)电极质量变化和拉曼特征变化的关联性；(D)DFT-RISM计算获得的图像电荷分布。

AMETEK程控电源事业部为全球客户提供功率范围广泛的程控交流和直流电源产品，交流程控电源单机功率500VA-90KVA，直流程控电源单机功率42W-30KW。当单台标准产品不能满足应用中对大电流或高功率的需求时，可通过多台电源并联来获得更高的电流或功率。当前可支持的最大交流功率为5MVA+，最大直流功率为500KW+。电源并联使用时，一台设备作为主机，一台或多台设备作为从机。并联组成的电源系统可视作为一台整机，只需要在主机电源上设置参数即可。AMETEK电源并联的硬件配置很简单，只需要将主机和从机之间使用并联通信线缆连接，并将所有电源设备的输出线缆按要求连接即可。MX系列交流电源并联示意图通常来说，如果用户直接选购的是高功率交流电源系统，出货时整套系统只有一个控制面板，故从机不具有控制面板和单独控制功能。为了提高设备的灵活性，AMETEK提供了-MB选件（多机箱控制选件），这样从机也可配备和主机一样的控制面板和控制功能，从而可在需要时将高功率产品拆分为多台低功率电源设备使用。例如，客户选购一台MX90电源，它是由一台主机MX45电源和一台无控制面板的从机MX45组成，只能作为一台设备使用；如果同时选购了-MB电源，那么整套设备既可以作为一台MX90使用，也可以拆分为两台MX45使用。如果用户直接选购的是高功率交流电源系统，那么工厂出货时已进行多台设备并联通讯及三相平衡调试。如果客户先选购一台设备后期再增加设备以实现高功率，那么需要在客户端进行三相平衡调试。 并联后的电源系统的参数指标与单台设备的参数指标不完全一致。如果参数指标是按照百分比标称的，那么没有影响；如是按照绝对值来给出的，那么并联后，参数指标需要将数值乘以并联台数。联系我们： https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102493/关于阿美特克程控电源部阿美特克程控电源部是电力系统与仪器部门成员, 目前包含的品牌有 California Instruments、Sorensen、ELGAR、AMREL、VTI，宽广的程控电源产品线，为多个领域客户提供完善的解决方案。阿美特克是电子仪器和机电设备的全球领导者，年销售额约为50亿美金。为材料分析、超精密测量、过程分析、测试测量与通讯、电力系统与仪器、仪表与专用控制、精密运动控制、电子元器件与封装、特种金属产品等领域提供技术解决方案。全球共有18,000多名员工，150多家工厂，在美国及其它30多个国家设立了100多个销售及服务中心。

根据《中华人民共和国计量法》有关规定，批准《电容计量器具检定系统表》等29项国家计量技术规范发布实施，现予公告。市场监管总局2024年2月7日附件下载《电容器计量器具检定系统表》等29项国家计量技术规范名录.pdf

聚合物是一类重要的电工绝缘材料，然而聚合物材料的导热性普遍性较差，提升聚合物的导热性往往以牺牲绝缘性能为代价。“绝缘和导热的矛盾”是制约聚合物材料在尖端电气电子装备应用的瓶颈之一。3月2日，《自然》刊发上海交通大学化学化工学院教授黄兴溢团队与合作者的最新研究成果。研究人员通过等规链段层状排列构建阵列化纳米区域，并在阵列化纳米区域中引入亲电陷阱基团，在大幅提升柔性聚合物电介质薄膜导热性能的基础上使电阻率提升了一个数量级，解决了聚合物材料导热和绝缘的矛盾。这种聚合物电介质薄膜性能稳定，且具有良好击穿自愈性，因此在电磁能装备、新能源汽车、电力电子等领域将有广阔应用前景。导热和绝缘矛盾聚合物电介质薄膜电容器具有极高的能量转换速率，在电磁能装备、电力电子以及新能源装备等领域的作用至关重要。随着装备、器件往紧凑化、轻量化、工作环境极端化方向发展，对聚合物电介质薄膜储能密度及耐高温性能的要求越来越高。电荷存储密度和电场强度的平方成正比。因此，电介质薄膜承受电场的能力增强，电荷存储密度就会快速增加。然而，聚合物薄膜在高电场下以电子电导为主，不再符合欧姆定律，电导电流随电场强度增加呈指数增大，会产生大量的热。传统聚合物电介质的导热系数普遍较低，且散热效率也很低，这会造成介质温度快速升高，进而引起电导指数增加、耐电强度急速降低等连锁反应，造成器件、装备失效等严重问题。尽管可以通过引入纳米添加等方式增加聚合物电介质的导热系数，但这往往以牺牲耐电强度为代价，更重要的是，纳米添加给薄膜制造工艺也带来极大挑战。因此，开发耐高温、本征高导热的聚合物电介质薄膜是最好选择。设计双链结构共聚物为解决此类问题，黄兴溢团队设计出一种双链结构共聚物（PSBNP-co-PTN）。该共聚物通过π-π堆叠作用自组装成高度有序阵列。通过偏振拉曼光谱测试发现，共聚物薄膜的偏振信号在平面上呈各向同性，在断裂面上呈各向异性。“这表明有序阵列平行于表面，因此，电介质薄膜在垂直平面方向表现出高导热系数。”黄兴溢说。研究团队通过密度泛函理论分析和热刺激电流实验发现，这种共聚物的链结构段间，存在深度为1.51 eV的电荷陷阱，且随着外电场强度增加，电荷陷阱深度进一步增大。在PSBNP有序阵列中引入一定量的PTNI分子，共聚物能表现出最优的电气绝缘性和最高的电击穿强度。电极化储能测试表明，其最大放电能量密度远优于现有的聚合物及其复合电介质薄膜。突破电子装备发展瓶颈普通聚合物和聚醚酰亚胺（PEI，已知最好的商品耐高温聚合物电介质薄膜）连续充-放电循环过程中的发热现象，在这种高导热的共聚物电介质薄膜中并未出现，研究人员甚至未观察到局部热积聚现象。实验证明，这种共聚物电介质薄膜连续充-放电循环寿命是PEI薄膜的6倍。值得一提的是，该薄膜的碳含量相对较低，这赋予了其优异的自愈性，电镜图像清晰显示了电击穿区域四周的铝金属电极被蒸发除去，碳化通道孤立于金属电极，使击穿后的金属化聚合物薄膜整体仍保持高绝缘性。自愈后的储能性没有出现明显劣化，仍能进行连续充-放电循环。“这种共聚物电介质薄膜厚度方向的本征导热系数为1.96 ± 0.06 W/(mK)，是目前报道的绝缘聚合物本征导热系数的最高值。”该论文共同第一作者、助理研究员陈杰介绍说，“共聚物电介质薄膜在50000次充-放电循环后储能性依然稳定，且具有良好击穿自愈性。”“这一研究是电气工程、化学、材料、工程热物理等多学科的深度交叉融合。”黄兴溢介绍说，上海交通大学江平开教授、朱新远教授、于春阳副研究员、钱小石教授、鲍华教授，以及西安交通大学李盛涛教授和西南交通大学吴广宁教授都参与了本项研究。目前，相关技术已获发明专利授权，相关产品将在电磁能装备、新能源汽车、电力电子等领域得到广泛应用。

当前MOSFET器件的持续微缩所带来的功耗问题已经成为制约集成电路发展的主要瓶颈。研发新原理器件以突破MOSFET亚阈值摆幅（SS）为60mV/dec的室温极限，是实现高速度、低功耗CMOS技术和集成电路的重要途径。近年来，包括隧穿晶体管（TFET）、负电容晶体管（NCFET）、冷源晶体管（CSFET）等在内的多种器件技术为实现陡峭亚阈值摆幅和低功耗器件性能提供了思路。复旦大学微电子学院朱颢研究团队针对上述晶体管器件技术的关键需求，与美国国家标准与技术研究院（NIST）及美国乔治梅森大学合作，提出了一种具有陡峭亚阈值摆幅的负量子电容晶体管器件。研究成果以《Steep-Slope Negative Quantum Capacitance Field-Effect Transistor》为题在近日召开的第68届国际电子器件大会（IEDM，International Electron Devices Meeting）上发表，微电子学院朱颢以及美国NIST的Qiliang Li为通讯作者，课题组杨雅芬博士为第一作者，复旦大学微电子学院为第一单位。该工作将单层石墨烯二维金属系统集成于MoS2晶体管的栅极结构中，构建负量子电容晶体管（NQCFET）器件，利用单层石墨烯在低态密度条件下产生的负电子压缩效应，通过栅极电压调控形成负量子电容。类似于传统基于铁电材料的负电容器件，NQCFET器件中利用石墨烯提供的负量子电容贡献，实现内部栅压放大和小于60mV/dec亚阈值摆幅的特性。该工作中，通过对器件栅极叠层结构以及制备工艺的优化，实现了最小31mV/dec的亚阈值摆幅和可忽略的滞回特性，以及超过106的开关比，有效降低器件静态与动态功耗。同时结合理论仿真揭示了器件陡峭亚阈值摆幅的形成机理，为未来高速低功耗晶体管器件技术的发展提供了新的路径。该项研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。负量子电容晶体管器件结构与器件性能图

在生物、医药、化工、食品等行业，实验室分析人员每天都会面临着纷繁复杂的分析测试工作。如果能够提高仪器的分析效率和使用率，不仅可以减轻分析人员的工作负担，提高效率，而且可以降低分析成本。赛默飞UltiMate 3000双三元液相色谱（DGLC）系统的并联色谱技术可将一台仪器做两台仪器使用，同时完成两个不同方法的分析测试任务，相当于两台独立液相色谱的功能，可谓是理想的方案。无论是快速的分析测试还是高通量的样品筛选工作，通过赛默飞UltiMate 3000双三元液相色谱的并联色谱技术，分析效率和仪器使用率均可提高1倍，堪称是分析人员最完美的解决方案。而在日常的分析测试工作中，许多样品的分析常需梯度洗脱，尤其是对具有较宽K范围的样品和保留较强的易污染色谱柱的组分更宜采用梯度方法。但在每次分析结束之后，常需较长时间重新平衡或清洗色谱柱，如图2所示。在此过程中，进样器、柱温箱和检测器则处于闲置状态，这无疑是一种资源浪费。若能将此清洗和平衡过程与分析下一个样品同时进行，则可充分利用资源并可提高分析效率。赛默飞UltiMate 3000双三元液相色谱的串联色谱技术，即可实现在线分析样品的同时离线清洗、平衡色谱柱，为您节省约20~50%的分析时间，提高分析效率，如图3所示。图1 UltiMate 3000双三元液相色谱并联色谱技术示意图（上图为基于右泵，采用方法A在色谱柱1上分析；下图为基于左泵，采用方法B在色谱柱2上分析）图2 梯度方法运行示意图图3 常规液相与采用串联色谱技术的双三元液相分析对比a）常规液相，分析、清洗和平衡过程分别在线进行，44分钟完成一次分析 b）双三元液相采用串联色谱技术实现在线分析的同时离线清洗和平衡色谱柱，44分钟完成近2次分析。并联/串联色谱技术介绍并联色谱技术并联色谱技术是运用两个不同的分析方法，通过共享自动进样器和柱温箱，额外增加一个检测器就可基于阀的灵活切换实现一台仪器做两台仪器使用的技术。系统连接如图4所示，阀1-6位连接时，右泵-自动进样器-柱温箱-Detector1构成系统1，同时左泵-柱温箱-Detector 2构成系统2，两个系统同时进行分析。在系统1完成进样后，通过添加方法命令，将自动进样器释放给系统2，达到共用自动进样器和柱温箱的目的，提高仪器的使用效率和分析通量。图4 并联色谱技术示意图 通过Chromeleon变色龙色谱数据系统可以方便地将自动进样器和柱温箱共享，两个色谱系统独立设置而互不影响，仪器配置如图5所示。 图5 并联色谱技术仪器配置串联色谱技术首先选择两根相同的色谱柱，在柱温箱上配置一个两位置十通阀，采用双三元泵的右泵作为进样分析泵，左泵作为离线的清洗平衡泵。系统连接如图6所示。在position A时，色谱柱1进行梯度分析，同时色谱柱2进行离线清洗平衡；梯度分析结束后，阀切换至position B位置，色谱柱2与进样器及检测器相连接，进行梯度分析，同时色谱柱1进行离线清洗和平衡，整个过程在密闭系统中连续不间断地进行，提高分析效率。图6串联色谱技术示意图 采用Chromeleon变色龙软件的方法设定向导(wizard)可以轻松完成串联色谱的方法编辑过程，如图7所示。图7 串联色谱方法编辑向导并联/串联色谱技术应用实例并联技术应用环境中爆炸物材料和它们的降解产物的检测越来越得到人们的重视，因为它们自身存在毒性且难以降解，而且爆炸物的存在涉及到国家安全。美国EPA规定了14种爆炸物及其相关物质的高效液相色谱-紫外检测方法（EPA Method 8330），要求使用紫外检测器来测定14种前体爆炸物及相关底物。这个方法建议使用第1根C18色谱柱来进行分离，第2根色谱柱来进行结果确认，程序较为繁琐。采用双三元液相色谱的并联技术，一根色谱柱进行分析测定的同时，另一个色谱柱进行确认，进样一次就能完成14 种爆炸物和其他相关化合物的分离确认，并且结果符合原方法的检出限和测定要求。图8 爆炸物分析结果 盐酸去氯羟嗪和格列吡嗪在中国药典二部中分别采用两种不同方法进行分析，利用双三元液相色谱的并联技术，将仪器配置成两个time-base，可同时进行两个样品的分析。分析测定过程均满足法规要求，提高了实际样品的分析效率。 AB图9 采用并联技术分析盐酸去氯羟嗪和为格列吡嗪（其中A为盐酸去氯羟嗪；B为格列吡嗪） 串联技术应用去乙酰毛花苷在2010版药典二部有关物质检查项下采用梯度洗脱方法，总分析时间（含清洗和平衡时间）为51分钟，如图10所示。采用双三元液相色谱系统的串联技术，将清洗和平衡操作离线完成，其中左右两个泵系统的程序如表1所示，在线分析时间为26分钟，较原方法节省约49%的时间，且分析结果完全满足系统适应性实验的要求。图10 去乙酰毛花苷常规液相分析结果 表1 去乙酰毛花苷串联操作梯度程序左泵(离线清洗与平衡)右泵（分析）时间(min)流速(ml/min)B%时间(min)流速(ml/min)B%01.05201.038181.052151.038191.038211.052251.038251.052 图11 去乙酰毛花苷双三元串联色谱分析结果 赛默飞双三元液相色谱系统采用独特的双泵设计，每个泵作为一个单独的体系，有各自独立的比例阀和流动相体系，可同时单独控制三种不同的流动相，在Chromeleon变色龙软件的支持下，通过共享自动进样器和柱温箱实现并联/串联色谱技术，从而完成两套分析系统的功能。无论是常规分析、微量分析或纳升级分析，通过双三元液相色谱系统的并联/串联色谱技术均能大幅提高仪器的使用效率和分析通量，可谓是您在液相系统的最佳选择。参考文献1. 并联液相色谱- 紫外测定饮用水中的爆炸物2. 并联色谱同时分析盐酸去氯羟嗪和格列吡嗪3. 双三元串联快速分析去乙酰毛花苷注射液有关物质4. 双三元液相色谱应用文集赛默飞创新技术应用系列之双三元液相色谱DGLC集锦（一）二维及全二维液相色谱分离技术应用（二）在线固相萃取技术（三）流动相在线除盐技术（四）在线柱后衍生和反梯度补偿技术（五）并联/串联色谱技术关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技（纽约证交所代码： TMO）是科学服务领域的世界领导者。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额130亿美元，员工约39,000人。主要客户类型包括：医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与过程控制行业。借助于Thermo Scientific、Fisher Scientific和Unity&trade Lab Services三个首要品牌，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。我们的产品和服务帮助客户解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com 关于赛默飞世尔科技中国赛默飞世尔科技进入中国发展已有30多年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉等地设立了分公司，员工人数超过2400名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求，现有5家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在北京和上海共设立了5个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成立的中国技术培训团队，在全国有超过400 名经过培训认证的、具有专业资格的工程师提供售后服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网站：www.thermofisher.cn

记者28日从中国航天科技集团一院获悉，该院所属702所近日圆满完成我国新一代载人运载火箭多机并联静动联合试验，有力支撑了该型火箭研制顺利转入初样研制阶段。本次试验是验证新一代载人运载火箭多机并联、箱底传力关键技术的重要试验，是型号转入初样研制阶段的标志性工作。702所所长王晓晖表示，该试验的圆满完成标志着我国首次突破大载荷静动联合试验技术，是试验方法和试验能力的重要创新，为新一代载人运载火箭采用多台大推力发动机并联技术奠定了坚实基础。“这是我国力学试验领域迄今为止开展的规模最大、技术难度最高、试验过程最复杂的试验。”702所副总设计师朱曦全介绍，试验需要突破在实际飞行工况下多台发动机的静态推力和振动载荷联合加载，涉及振动弹性边界模拟、近千吨静载弹性加载、大静载下的多机联合多维振动控制和加载等关键试验技术。新一代载人运载火箭基础级模块直径为5米，安装多台120吨发动机。朱曦全说，大推力发动机多机并联技术是我国运载火箭首次采用，带来了复杂结构的静力和动态力耦合作用及在联合载荷作用下的非线性传递问题，是新一代载人运载火箭需要深化攻关的关键技术之一。为分析解决该问题，验证设计方案的有效性，技术团队设计实施了我国首次多机并联静动联合试验。自2019年起，702所同相关单位论证确定试验技术方案。团队依据方案，相继突破了试验所需各项关键技术，于今年研制出由28套50吨油气支撑系统、多套20吨感应式振动台和1套1000吨振动弹性边界系统组成的静动载荷联合加载试验系统。试验系统设计负责人侯京锋介绍，4个油气支撑系统和1个感应式振动台构成了一套静动联合激励系统，可以模拟一台发动机对火箭结构的激励。多套系统就能够模拟多台发动机对火箭的激励载荷。该试验系统构成复杂，涉及多个分系统。团队集智攻关，对方案及分系统原理设计层层迭代，攻克多项关键技术，将复杂的技术方案变成工程现实。针对静动联合加载试验技术难度大的问题，技术人员开展了虚实结合试验方法研究，通过数字流程仿真和虚拟试验确保了试验方案一次成功。试验负责人毕京丹介绍，数字化流程仿真技术有效指导了试验虚拟安装过程，并对试验产品和试验系统装备的装配和调试过程进行了优化、检查与验证。此外，多部段联合、复杂边界和环境下的结构承载能力，以及载荷传递规律和结构响应，均存在未知的科学机理问题。试验分系统负责人杨蓉介绍，试验团队创新采用实物试验与虚拟试验相结合的数字化试验验证思路，以实测试验数据修正仿真计算模型，以修正后的虚拟模型识别一体化结构设计的薄弱环节，进而获得真实工作条件的载荷和环境条件，再通过仿真验证尾舱结构承载能力，对复杂结构传力和响应规律作出评估。（许诺 记者付毅飞）

当教师、出国继续深造… … 浙江工商大学环境科学与工程学院2017届硕士毕业生梁禹翔，毕业时就面对很多人羡慕的就业去向。但出人意料的是，他最终选择了自己创业，奔波于各个乡村水沟，帮助农村处理污染物。　　一方面，家人不理解，另一方面，工作环境差，不仅风吹日晒，还要下化粪池里取水，但看着微生物一点点吃掉污水中的污染物，一门心思扎在环境科学与工程专业里的梁禹翔觉得很值，“农村里最能实现我的价值”。　　努力付出总是有回报，经过日复一日的调查研究，梁禹翔的团队创新技术，研发出循环膜生物反应器和村镇生活污水处理智慧化运维综合管理平台，经国内权威鉴定，这两项技术达到了国际先进技术。　　“生活污水里的有氮、磷等各种污染物，要通过不同生化池去分别针对性降解这几类污染物，结构复杂、参数多，不容易控制。如果在城市里，市政污水可以配置很多专业人员管理，但是农村规模小、数量多、没人管，所以这些复杂工艺就比较难维持运行。”而梁禹翔研发的循环膜生物反应器恰恰解决了这个难题，“通过曝气定向运转实现了在同一个生化池子里同时具备厌氧、缺氧、好氧等条件，并在同一个池体中配备生化电解除磷工艺和优化后的循环膜工艺，使得设备仅有一个池体但具备降解有机物，氮，磷各种污染物的能力。”　　讲到这，梁禹翔舒了一口气，相比传统工艺操作结构简单，单元更少，电气设备更少，所以更容易管理。　　目前，大部分乡村污水处理设施已经处于“晒太阳”状态。因此，“设备简单化+运维智能化”就成为了梁禹翔团队开发研究的核心思路。　　利用“循环膜生物反应器”技术，一台机每天可以净化污水200吨，如果并联以后能够扩展到上千吨/天。这样规模的处理设备和传统污水处理设备相比，减少了4台回流泵、2台加药泵、1台排泥泵、3台搅拌机、1/3占地面积和30%钢板材料，吨水投资降低整整50%，解决了农村处理污水成本过高的问题。　　这几年来，梁禹翔参与处理的污水累计逾200余万吨，足迹遍布大江南北，其中不乏污染重灾区。他不仅仅满足循环膜生物反应器的研发，为了让污水处理更加智能，他又研发了配套的村镇生活污水处理智慧化运维综合管理平台。　　这个生活污水处理智慧化运维综合管理平台可以在线监测和评估设备运行的状态，并自动分析最优运维方案，指导村民对设备进行自主运维。“有了这个系统，设备对专业运维人员的需求减少到原来的10%，大大减少管理成本，走上村民智治之路。”梁禹翔笑着说，“污水变清水，清水变金水，这是我们的愿景，也是乡村振兴中重要的一环。　　值得一提的是，梁禹翔的团队在国际学术期刊发表论文15篇，大部分核心技术已经完成产品化，并授权发明专利8项、实用新型专利5项、软件著作权5项。　　据悉，梁禹翔创立的杭州晓水环保技术有限公司已为四川、河南、浙江，安徽等省共计27个乡村提供优质乡村污水治理服务，为六万余位村民处理污水258万吨，有机污染物削减量共计723吨，实现污水排放零超标。

具有高质量电容的新型Ti2V0.9Cr0.1C2Tx MXeneMXene是一类具有二维层状结构的金属碳/氮化物，于2011年由美国德雷塞尔大学Yury Gogotsi教授首次制得。MXene独特的理化性质使其近年来在能源存储与转换、传感器、催化等领域受到学界广泛关注。尽管目前已合成了超过100种的MXene材料，但这些材料大多只包含单金属或双金属。由于构型熵的增加将带来优异的性能，因此合成中熵或高熵（三过渡金属及以上）MXene对于提升其独特性能，扩展其应用领域具有重要意义。但制备中熵或高熵MXene是一项重要且具有挑战性的任务。鉴于此，来自重庆大学的党杰教授、吕学伟教授等人和马尔文帕纳科的黄德军工程师，设计并成功合成了三过渡金属中熵MXene（Ti2V0.9Cr0.1C2Tx），大大提升了MXene材料的性能（包括导电性、质量电容等），成果发表于国际知名期刊《Nano Energy》。在其研究中，利用了马尔文帕纳科Empyrean锐影XRD银靶硬射线光路，对材料进行对分布函数（PDF）分析，为设计和合成更高性能的MXene材料奠定了可靠的数据基础。原文链接A New Ti2V0.9Cr0.1C2Tx MXene with Ultrahigh Gravimetric Capacitancehttps://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107129图1. MXene电极在KOH溶液中离子迁移示意图文章概述该文章通过增加MXene的M位点元素和调节原子比例，得到三过渡金属MXene，并将这种MXene应用到超级电容器中。通过静电自组装法，将带负电的MXene负载于CTAB溶液改性的泡沫镍表面，该电极在KOH碱性环境中具备高达260 F g-1的电容。研究成果为钒钛资源高值利用提供了新思路。要点一制备三过渡金属MXene将Ti、V、Cr、Al和C粉按一定摩尔比混合后，在氩气气氛中无压烧结合成得到Ti2V1-yCryAlC2MAX 材料(y = 0.1, 0.25, 0.5)，随后采用氢氟酸刻蚀相应的 MAX 相得到不同原子比例的三过渡金属（Ti -V-Cr) MXene。XRD精修表明M位点元素的原子比例对材料纯度有一定的影响。此外，XRD表明M位点元素的增加会导致MXene的层间距增加，对应于(0 0 2)峰向低角度偏移。通过马尔文帕纳科锐影衍射仪上银靶光路进行的对分布函数（PDF）检测，我们进一步发现，原子对分布函数中峰强、峰位以及单双峰的差异表明不同的MXene结构有一定的差异，但局部结构相似。0.97 Å, 2.13 Å and 3.04 Å处的峰分别代表O-H, Ti-C/O/F 和 Ti-Ti/C-C键。图2. (a) 合成方法示意图。(b) 不同MAX相的XRD。(c) Ti2V0.9Cr0.1AlC2 MAX相的精修图谱。(d) 不同MXene的XRD。(e) 不同MXene的原子对分布函数图。要点二三过渡金属MXene形貌结构表征及PDF测试Ti2V0.9Cr0.1AlC2 MAX相粉末呈现典型的层状堆叠结构。MAX相与氢氟酸反应后，由于Al的溶解及干燥时水分子蒸发膨胀产生的应力，MAX相转换成具有手风琴状的MXene。在球差电镜下显示了 Ti/V/Cr 的三个原子层，证实了 Ti2V0.9Cr0.1AlC2到 Ti2V0.9Cr0.1C2Tx的转化已经实现，三个原子层的厚度为0.63nm。此外，我们使用 ED-XRF 确定了钛、钒和铬的原子比，测试结果接近用于合成 MAX 相粉末和多层 MXene 粉末的 Ti:V:Cr 比例。图3. (a) Ti2V0.9Cr0.1AlC2 MAX相粉末和 (b) Ti2V0.9Cr0.1C2Tx粉末的SEM图。(c) Ti2V0.9Cr0.1AlC2 MAX相的TEM与SAED图。(d) (e) (f) Ti2V0.9Cr0.1C2Tx粉末的球差电镜图。(g) (h) Ti2V0.9Cr0.1AlC2 MAX相粉末和Ti2V0.9Cr0.1C2Tx粉末的元素分布图。由于AC-STEM显示Ti2V0.9Cr0.1C2Tx在三个原子层中呈现Ti/V/Cr固溶体，基于此，我们构建了一系列模型进一步探究Ti2V0.9Cr0.1C2Tx的原子结构（包括有序排列与固溶体排列）。此外，为了探索 Ti2V0.9Cr0.1C2Tx 的结构，将对分布函数分析与 DFT 计算相结合。采用DFT计算优化构建的结构并计算其吉布斯自由能，将优化后的结构与PDF数据相拟合，以此进一步探究三过渡金属MXene的结构。如图所示，随着结构体积的减小，形成能减小，说明结构趋于稳定。此外，PDF的拟合表明形成能较低的结构具有更好的拟合结果，表明它更接近实际结构。加入铬后，Ti2V0.9Cr0.1C2Tx的形成能低于Ti2.5V0.5C2Tx，说明Ti2V0.9Cr0.1C2Tx更加稳定。这从理论上表明可以合成 Ti2V0.9Cr0.1C2Tx。拟合结果表明，Ti2V0.9Cr0.1C2Tx和Ti2.5V0.5C2Tx是具有空间群pseudo-P63/mmc的固溶体结构，Ti/V/Cr原子随机排列。此外，Ti2V0.9Cr0.1C2Tx和Ti2.5V0.5C2Tx的晶体体积分别为608.992Å3和618.899Å3。最后，计算了材料的态密度（DOS），发现Ti2V0.9Cr0.1C2Tx在费米能级附近拥有最大的DOS。这表明Ti2V0.9Cr0.1C2Tx具有更高的导电性和更快的电子传输，这与EIS测试的结果一致。图4. (a) Ti2V0.9Cr0.1C2Tx 结构优化图。 (b) Ti2V0.9Cr0.1C2Tx (Rw=0.34)的最佳PDF拟合图，对应的晶体结构如(a)的红星所示。(c) Ti2.5V0.5C2Tx（Rw=0.37）的最佳拟合模式和相应的晶体结构如图S7的红星所示。(d)Ti2V0.9Cr0.1C2Tx、Ti2.5V0.5C2Tx 和 Ti3C2Tx MXenes 的态密度 (DOS)。要点三不同组分MXene的超级电容器性能基于MXene 带负电的特点，本文采用静电自组装法制备了一系列MXene基电极。在KOH碱性环境中，Ti2V0.9Cr0.1C2Tx展现了260 F g-1的质量电容，优于双过渡金属MXene (Ti2.5V0.5C2Tx) 与单过渡金属MXene (Ti3C2Tx)。同时，EIS结果表明Ti2V0.9Cr0.1C2Tx的电荷转移电阻相较于文中合成的其他MXene最低，这也揭示了Ti2V0.9Cr0.1C2Tx高质量电容的原因。图5. (a)不同MXene在2 mV s-1的CV图。(b) Ti2V0.9Cr0.1C2Tx 在 2 到 200 mV s-1 范围内不同扫描速率下的 CV 曲线。(c) Ti2V0.9Cr0.1C2Tx 在电流密度为 1 到 10 A g-1 时的恒电流充放电曲线比较。(d) 不同扫描速率下的质量电容。(e) 不同MXene 在 η=10 mA-2、η=20 mA-2、η=50 mA-2 和 η=100 mA-2 时的 I-t 曲线，持续 24 小时。(f) Ti2V0.9Cr0.1C2Tx的性能对比。原文链接A New Ti2V0.9Cr0.1C2Tx MXene with Ultrahigh Gravimetric Capacitancehttps://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107129什么是对分布函数分析（PDF）？原子对分布函数（PDF, Pair distribution function）描述了在材料中发现距离为r的一对原子的概率（参见图 1）。二维晶体的对分布函数示意图此方法以高能硬X射线测量样品广角全散射数据（因此也称为Total scattering全散射分析），同时对布拉格衍射峰和漫散射进行归一化和傅里叶变换等处理，不仅提供长程（10 nm）原子有序性信息，还提供材料中短程结构信息，如短程有序/无序排布、键长、局部缺陷等。通过对不同状态同类样品的PDF数据进行差异化分析，还可以进一步研究过程中材料精细结构的变化，获得材料物理性能或化学性能的变化与材料结构变化之间的关系，深入研究变化/反应过程机理。PDF极大拓展了X射线结构表征的分析范围，样品不再局限于晶态材料，非晶、液体等均可测量。PDF测试有两项核心要求：短波长（获得高Qmax和高实空间分辨率），高强度（漫散射信号极弱）。在实际工作中，同步辐射光源和加速器线站天然具有高强度多波长的射线源，因此经常在粉末衍射线站搭建PDF光路，使用单色器选取短波长高能射线进行PDF实验。PDF线站强度极高，波长短，PDF数据质量高，但机时申请难度较大，日常科研工作难以依赖光源线站及时获得数据。2015年，马尔文帕纳科公司发布了独有的GaliPIX3D重元素半导体矩阵探测器，在Empyrean锐影X射线衍射平台构建了基于银靶辐射的高能硬射线透射光路用于PDF分析，从此用户可以在实验室平台即可获得高质量的PDF数据。

大连化学物理研究所李海洋研究员团队在危险化学品泄露实时预警和准确识别仪器方面取得新进展，自主研制出一款并联离子迁移谱-离子阱质谱联用仪(p-IMS-ITMS)，为危险化学品运输、存储、生产等过程中的泄漏实时预警和准确识别提供了设备和方法支撑。我国是化学品生产和消费大国，全国重点化工园区超过800家。近年来，化工行业安全事故频发，急需研发出适用于危险化学品泄漏预警和准确识别的检测设备。　　该团队在前期工作(Anal. Chem.，2019 Anal. Chem.，2019)的基础上，研发了共用同一电离源的p-IMS-ITMS。该仪器将离子迁移谱(IMS)与离子阱质谱联用仪(ITMS)并联，在保证质谱结果准确的同时，可实现危险化学品泄漏的实时预警。仪器首先利用IMS对危险化学品进行实时监控预警，当IMS发现可疑物时，触发ITMS完成准确定性检测。该仪器显著提高了危险化学品的检出率，对存在时间为0.5s的危险化学品检出率达到99.5%，比单独使用ITMS提高了10倍。该仪器的IMS与ITMS共用一个电离源，可同时提供迁移率和质荷比的二维信息，增强了定性识别能力。此外，该仪器易携带，适合用于巡检和固定点现场检测，为避免危险化学品安全事故、减少环境污染等提供有力的科技支撑。　　相关研究以“Parallel Coupling of Ion Mobility Spectrometry and Ion Trap Mass Spectrometry for the Real-Time Alarm Triggering and Identification of Hazardous Chemical Leakages”为题，发表在《分析化学》(Analytical Chemistry)上。　　文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c02647

近日，“1.7万亿”、“2000亿”成为我国仪器市场两大新晋高频词，引得业内人士心潮澎湃。什么是“1.7万亿”？2022年9月13日，国务院常务会议决定对部分领域设备更新改造贷款阶段性财政贴息和加大社会服务业信贷支持，政策面向高校、职业院校、医院、中小微企业等九大领域的设备购置和更新改造。贷款总体规模预估为1.7万亿元。什么是“2000亿”？2022年9月28日，财政部、发改委、人民银行、审计署、银保监会五部门联合下发《关于加快部分领域设备更新改造贷款财政贴息工作的通知》（财金〔2022〕99号），对2022年12月31日前新增的10个领域设备更新改造贷款贴息2.5个百分点，期限2年，额度2000亿元以上。因此今年第四季度内更新改造设备的贷款主体实际贷款成本不高于0.7% （加上此前中央财政贴息2.5个百分点）。这“一揽子”决策部署推动我国仪器市场迎来新一波仪器采购大潮。仪器信息网注意到，华北电力大学/华北电力大学（保定）于近一周公布多则2022年10-12月仪器类政府采购意向，采购品目涉及显微镜、质谱、色谱、试验机、实验室常用设备、无损检测设备等，预算金额相加达6.15亿元。华北电力大学/华北电力大学（保定）2022年10-12月仪器采购意向汇总表序号采购项目名称采购仪器种类预算/万元详情链接华北电力大学1土力学及建筑材料实验室仪器采购项目全自动三轴仪、应变式控制式直剪切仪、单杠杆固结仪、三轴剪切渗透试验机、万能试验机等249.67项目详情2工程地质岩石标本采购项目岩石标本盒10项目详情3水力学实验室设备采购项目水击试验仪、水面曲线试验仪、 宽顶堰堰流试验仪、实用堰堰流试验仪107.8项目详情4水文仪器采购项目定量汲水水面蒸发测量系统、智能多参数水质测量仪、便携式流速测量仪、全自动流动分析仪、同位素质谱仪等492.1项目详情5储能科学与工程专业教学实验室规划、改造与建设水溶液中氢气析出的测量及分析相关设备、电极材料的赝电容储锂行为测试及半定量计算方法相关设备、电子天平、磁力搅拌和粉碎机、pH计和ICP等796.56项目详情6材料科学与工程教学实验室规划、改造与建设金相试样切割/镶嵌/磨抛设备、显微镜、电子天平、干燥箱、搅拌清洗设备等630项目详情7能源与动力工程专业实验室规划、改造与建设热学式分析仪器、电阻测量仪器、教学专用仪器、专业摄像机和信号源设备等259项目详情8氢能科学与工程专业教学实验室规划、改造与建设气象水电解制氢设备、教学专用仪器、容器清洗机械、容器干燥机械等685项目详情9机械工程专业新增课程与创新实践教学实验建设液压振动台、氢燃料电池进气模拟系统、平面机构运动组合拼装实验台、组合式轴系结构设计实验箱、传感器实验台等644.6项目详情10电气与电子工程学院实验教学中心双一流建设电子示波器、功率分析仪器、投影仪、直流电机等75种设备1175.18项目详情11建筑环境与能源应用工程本科教学实验室建设提升项目制冷技术教学设备、热泵技术教学设备、蓄冷技术演示设备、建筑智能控制设备、建筑冷热电智慧运行设备等236项目详情12新能源电力系统国家重点实验室仪器设备升级更新项目显微镜、电子可靠性试验设备、激光仪器、质谱仪、动力测试仪器、色谱仪等7241.55项目详情13国家储能技术产教融合创新平台光学式分析仪器、显微镜、质谱仪、热学式分析仪器、其他分析仪器等5000项目详情14新能源发电国家工程研究中心平台建设与设备更新显微镜、电子可靠性试验设备、质谱仪、动力测试仪器、色谱仪、光学式分析仪器等4000项目详情15氢能科学与工程学科及高水平科研平台建设质谱仪、动力测试仪器、色谱仪、电化学分析仪器、光学式分析仪器等5036.5项目详情16低碳能源系统功能新材料开发与微纳制造平台激光打印机、质谱仪、动力测试仪器、色谱仪、电化学分析仪器等4992项目详情17清洁高效燃煤发电关键技术与装备集成攻关大平台流量计量标准器具、质谱仪、动力测试仪器、色谱仪、电化学分析仪器等4272.25项目详情18新能源高效转换与特性研究显微镜、数字电网监测表、电子可靠性试验设备、激光仪器、动力测试仪器等4400项目详情19水利工程学科科学研究激光仪器、扫描仪、数据采集器、显微镜、光学式分析仪器、大坝观测仪器、固态降水观测设备706.6项目详情20电能转换与智慧用电教育部工程研究中心实验平台建设显微镜、数字电网监测表、电子可靠性试验设备、激光仪器、电容器参数测量仪等1889.4项目详情21环境科学与工程学院现有实验教学平台升级改造大气成分/酸雨等检定校准设备、催化剂检验分析评价装置、分析仪器辅助装置、色谱仪、电冰箱、干燥机械等190.4478项目详情华北电力大学（保定）1服务中国制造2025和双碳目标的机械学科科研教学平台建设金属材料试验机、工业机器人、射线式分析仪器、光学式分析仪器、热学式分析仪器等2221项目详情2物理演示实验网络化教学平台建设导热系数测定仪、密立根油滴仪、光电效应仪、太阳能电池特性测试仪、双光栅微弱振动测量仪等173.88项目详情3新型功率器件与大功率变流器装备综合性能及高度电力电子化系统宽频响应测试平台元件器件参数测量仪、电子元件参数测量仪、半导体器件参数测量仪、集成电路参数测量仪、其他制冷空调设备等1000.2项目详情4光伏制储氢发电一体化技术研究平台标方质子交换膜电解水制氢机、复合温湿度盐水喷雾老化试验箱、多功能台式扫描电镜、氢气压缩机25L/min、16瓶组储氢集装格等340项目详情5常规及特殊工质离心压缩机综合测试及研发平台建设常规及特殊工质离心压缩机综合测试及研发平台767项目详情6区域建筑环境营造及节能控制综合实验平台建设空气环境污染物散发与去除特性平台、热湿环境舱测试平台、空气污染物扩散特性实验平台、综合能源管控和用能测试系统平台900项目详情7漂浮式风电机组波浪水池实验平台建设摇板式造波机、波高仪、波浪吸收式控制组件、数据采集系统、多源数据处理服务器、水池建造及配套设施195项目详情8固态锂电池平台建设无水无氧手套箱、红外光谱仪、X-射线粉末衍射仪、气体吸脱附测试仪、热分析仪、紫外光谱仪电池测试系统电化学工作站373项目详情9工程训练与创新创业实践平台更新与完善高精度3D打印机、高精度光纤金属激光切割机床、手持式光纤激光焊接机、白光三维扫描仪、四轴数控雕刻机等504.8项目详情10碳循环的全生命周期监测平台整个系统包括其他发生系统、检测系统和仿真系统170项目详情11环工系研究生学科建设平台电感耦合等离子体质谱155项目详情12环工系能化专业本科实验平台液流电池测试台32项目详情13环工系应化专业本科平台电厂水汽采样与化学测量系统69项目详情14数理学科科研教学平台建设超宽带太赫兹时域光谱及成像系统、电致光致发光量子效率检测系统、多通道阵列数采系统、紫外光谱仪、半导体参数分析仪等1998项目详情15高性能绿色电工绝缘材料结构设计、界面调控及结构表征平台3D打印机、高性能电容器薄膜材料制备平台、均匀低温等离子体材料表面修饰系统、微纳观结构体素高分辨成像分析系统、树脂流变特性分析仪等700项目详情16新型高效储能材料与储能电池研发测试平台超声波分散仪、X射线光电子能谱仪、比表面积测试仪、傅里叶红外光谱仪、热重分析仪等863项目详情17抽水蓄能机组定、转子故障试验模拟及测试系统抽水蓄能机组、驱动电机及配套装置、高精度红外测温仪、多通道数据采集及分析设备等360项目详情18微处理器类课程创新实验平台建设DSP实验箱、信号/频谱分析仪、嵌入式开发板、SMT工艺平台、手持式射频组合分析仪等284.03项目详情19光电子技术创新型实践教学平台多参量光传感云实验设备、光纤参数测量与应用综合实验设备、组合开放式光纤光谱仪综合实验设备、高分辨率光谱分析仪、分布式瑞利散射创新实验系统等189项目详情20电子通信学科平台建设大规模集成电路设计工程实践与科研平台，、智慧线上线下实验平台、创新型开放实验平台、人工智能（AI）计算系统、智能反射面（IRS） 原型机子平台等2000项目详情21氢液化实验系统平台建设氦气压缩机系统、氢液化冷箱系统、液氢输液管、控制及测量系统、氢安全检测系统等599.6项目详情22多元多相燃料高效清洁混燃研究平台建设一维煤粉燃烧试验台、便携式红外多组烟气分析仪、光热催化反应器、气相色谱分析仪、离子色谱仪等665项目详情23动力工程系储能专业本科教学实验平台建设储能电池运行特性实验子平台、电池混合脉冲功率性能测试实验子平台、太阳能电池特性测试实验子平台、锂离子电池组装与测试实验子平台、全温域储热系统实验平台等148.5项目详情24动力工程系氢能专业本科教学实验平台建设高压气态储氢实验台、固态储氢实验台、电解水制氢实验平台、生物制氢实验平台、燃料电池实验台等492.1662项目详情25动力工程系本科教学实验平台更新建设热重分析仪、乙烷p-v-t物性测量实验台、伯努利方程实验仪、雷诺实验仪、离心泵串并联实验台等201.5项目详情26体育教学部智慧教学设备更新、改造及购置项目田径运动会计时计分系统设备、国家体质健康标准测试仪器设备及配套产品、球类发球机、人脸识别系统、超声波治疗仪等570.27项目详情27电工绝缘材料性能检测平台电工绝缘材料性能检测平台298.7项目详情28新型芳纶绝缘造纸平台打浆度测试仪、激光粒度仪、保尔筛分仪、静电纺丝机、超声波细胞破碎仪等171项目详情29放电观测研究平台放电观测研究平台719.7项目详情30先进传感研究平台高精度窄线宽激光源、高精度脉冲信号发生器、高精度任意信号发生器、光谱分析仪、频谱分析仪等401.3项目详情31SEM扫描电镜SEM扫描电镜408项目详情32燃煤烟气多污染物协同控制河北省重点实验室检测平台X射线光电子能谱分析550项目详情

p　　strong1 稳态测量/strong/pp　　1.1 稳态过程与稳态系统的特征/pp　　一个电化学系统，如果在某一时间段内，描述电化学系统的参量，如电极电势、电流密度、界面层中的粒子浓度及界面状态等不发生变化或者变化非常微小，则称这种状态为电化学稳态。/pp　　稳态不等同于平衡态，平衡态是稳态的一个特例。同时，绝对的稳态是不存在的，稳态和暂态也是相对的。稳态和暂态的分界线在于某一时间段内电化学系统中各参量的变化是否显著。/pp　　1.2 稳态极化曲线的测量方法/pp　　稳态极化曲线的测量按照控制的自变量可分为控制电流法和控制电势法。/pp　　控制电流法亦称之为恒电流法，恒定施加电流测量相应电势。控制电势法亦称之为恒电位法，控制研究电极的电势测量响应电流。/pp　　本质上恒电流法和恒电势法在极化曲线的测量方面具有相同的功能，如果电化学体系中存在电流极大值时选择恒电势法，存在电势极大值时选择恒电流法。/pp　　1.3 稳态测量方法的应用/pp　　稳态极化曲线是研究电极过程动力学最基本的方法，在电化学基础研究方面有着广泛的应用。可根据极化曲线判断反应的机理和控制步骤 可以测量体系可能发生的电极反应的最大反应速率 可以测量电化学过程中的动力学参数，如交换电流密度、传递系数、标准速率常数和扩散系数等 可以测定Tafel 斜率，推算反应级数，进而获取反应进程信息 此外，还可以利用极化曲线研究多步骤的复杂反应，研究吸附和表面覆盖等过程。/pp　　strong2 暂态测量/strong/pp　　2.1 暂态过程与暂态系统的特征/pp　　暂态是相对稳态而言的，随着电极极化条件的改变，电极会从一个稳态向另一个稳态转变，在此期间所经历的不稳定的、电化学参量显著变化的过程称之为暂态过程。/pp　　暂态过程具有如下基本特征：①存在暂态电流——该电流由双电层充电电流和电化学反应电流组成，前者又称之为非法拉第电流或电容电流，后者常常称之为法拉第电流 ②界面处存在反应物与产物粒子的浓度梯度——即电极/溶液界面处反应物与产物的粒子浓度，如前所述，不仅是空间位置的函数，同时也是时间的函数。/pp　　2.2 暂态过程中的等效电路分析及其简化/pp　　由于暂态过程中的各参量是随时间变化的，与稳态过程比较，更为复杂。为便于分析和讨论，将各电极过程以电路元件组成的等效电路的形式来描述电极过程，等效电路施加电流后的电压响应，应与电极过程的电流电压响应一致。典型的两电极测量体系等效电路如图 5 所示。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/a705964b-ec79-49be-86a2-0967442f14c9.jpg" title="5.jpg" alt="5.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 5 两电极体系电解池的等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.5 Equivalent circuit of two electrode system/span/pp　　图 5 中，A 和 B 分别代表研究电极和辅助电极(两电极体系)，R A 和 R B 分别表示研究电极和辅助电极的欧姆电阻，C AB 表示两电极之间的电容，R u表示两电极之间的溶液电阻，C d 和 C d ' 分别表示研究电极和辅助电极的界面双电层电容，Z r 和 Z r ' 分别表示研究电极和辅助电极的法拉第阻抗。/pp　　若 A、B 均为金属电极，则 R A 和 R B 很小，可忽略 由于两电极之间的距离远大于界面双电层的厚度，故 C AB 比双电层电容 C d 和 C d ' 小得多，当溶液电阻 R u 不是很大时，由 C AB 带来的容抗远大于 R u ，故C AB 支路相当于断路，可忽略 此外，若辅助电极面积远大于研究电极面积，则 C d ' 远大于 C d ，此时，C d ' 容抗很小，相当于短路，故等效电路(图 5)最终可简化为如图 6 所示。这相当于在电池中一个电极的电阻很小时的情况，如采用金属锂负极的两电极电池。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/29358b29-15c6-41d9-a13a-a6df8af6f153.jpg" title="6.jpg" alt="6.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 6 两电极体系电解池的简化电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.6 Simplified circuit of two electrode system/span/pp　　由于电极过程的多步骤和复杂性，不同速率控制步骤下，电极体系的等效电路不尽相同，有时可以进一步简化，常见的有如下三种情形。/pp　　(1)传荷过程控制下的等效电路/pp　　暂态过程中由于暂态电流的作用使得电极溶液界面处存在双电层充电电流，该双电层类似于平行板电容器，可用 C d 表示，相应的充电电流的大小用i c 来表示。此外，界面处还存在着电荷的传递过程，电荷的传递过程可用法拉第电流来描述，由于电荷传递过程的迟缓性，导致法拉第电流引起了电化学极化过电势，该电流-电势的关系类似于纯电阻上的电流-电势关系，因而电荷传递过程可以等效为一个纯电阻响应，用 R ct 表示。由于传荷电阻两端的电压是通过双电层荷电状态的改变而建立起来的，因而，一般认为 R ct 与 C d 在电路中应属于并联关系，传荷过程控制下的简化等效电路如图 7 所示。需要指出的是，这一简化模型基于传统电化学体系，锂离子电池中，电极在多数状态下。大量电荷存储在电极内，造成电容效应，可以称之为化学电容 C chem ，与C dl 应该是串联关系。在实验上与 R ct 并联显示在阻抗谱半圆上的到底应该是电双层电容还是化学电容还是两种电容之和取决于哪一个电容值更低。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/4da71da6-e74d-48c7-baa1-c8b81d1d0072.jpg" title="7.jpg" alt="7.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 7 传荷过程控制下的界面等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.7 Equivalent circuit of interface under the conditionof charge transfer/span/pp　　(2)浓差极化不可忽略时的等效电路/pp　　暂态过程中，对于惰性电极，由于电极/溶液界面处存在暂态电流，因此开始有电化学反应的发生，界面处不断发生反应物消耗和产物积累，开始出现反应物产物浓度差。随着反应的进行，浓度差不断增大，扩散传质过程进入对流区，电极进入稳态扩散过程，建立起稳定的浓差极化过电势，由于浓差极化过电势滞后于电流，因此电流-电势之间的关系类似于一个电容响应。可以用一个纯电阻 R w 串联电容 C w 表示。该串联电路可用半无限扩散模型来模拟，如图 8 所示。这种情况在电池中也会经常出现。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/963f9efd-7c04-4fb1-853d-a76ccf60a7c3.jpg" title="8.jpg" alt="8.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 8 半无限扩散阻抗等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.8 Impedance equivalent circuit of semi-infinitidiffusion/span/pp　　上述 R w 和 C w 的串联结构可用一个复数阻抗 Z w来表示，Z w 可理解为半无限扩散阻抗。由于扩散传质过程和电荷传递过程同时进行，因而两者具有相同的电化学速率，在电路中应属于串联关系。一般在阻抗谱上表现为 45 o 的斜线。在锂离子电池中，取决于电极材料颗粒尺寸的大小和孔隙率的大小，锂离子在电极材料内部的扩散或者在电极层颗粒之间的孔隙或者含孔颗粒内电解质相的扩散成为控制步骤。由于存在边界条件约束，往往显示出有限边界条件下的扩散。在浓差极化不可忽略的情形下，可以如图 9 所示。有限边界条件下扩散的等效电路元件只是将 Z w 换为相应的等效电路扩散元件。/pp　　(3)溶液电阻不可忽略时的界面等效电路/pp　　当溶液电阻不可忽略时，由于极化电流同时流经界面和溶液，因而溶液电阻与界面电阻应属于串联关系，典型的浓差极化不可忽略、溶液电阻不可忽略时的等效电路如图 10 所示。在锂离子电池中，由于是多孔粉末电极，有时电极的欧姆电阻也不可忽略，与电解质电阻是串联关系，一般合并在一项中。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/0ae51846-5fa6-44f0-a26d-d5dd6b3603ba.jpg" title="9.jpg" alt="9.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 9 浓差极化不可忽略时的界面等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.9 Equivalent circuit of interface under the conditionof concentration polarization/span/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ac8e06da-7dd5-42e8-a1de-5cbca2510e05.jpg" title="10.jpg" alt="10.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "/spanbr//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 10 包含 4 个电极基本过程的等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.10 Equivalent circuit including four basic electrodeprocess/span/pp　　2.3 暂态测量方法的分类及其特点/pp　　暂态过程测量方法按照自变量的控制方式可分为控制电流法和控制电势法 按照自变量的给定方式可分为阶跃法、方波法、线性扫描法和交流阻抗法。用暂态测量能比稳态测量给出更多的电化学参量信息。一般来说，暂态测量法具有如下特点：①暂态法可以同时测量双电层电容 C d 和溶液电阻 R u ②暂态法能够测量电荷传递电阻 R ct 。因此，能够间接测量电化学过程中标准速率常数和交换电流的大小 ③暂态法可研究快速电化学反应，通过缩短极化时间，如以旋转圆盘电极代替普通电极，并加快旋转速度，可以降低浓差极化的影响，当测量时间小于 10 ?5 s 时，暂态电流密度可高达 10 A/cm 2 ④暂态法可用于研究表面快速变化的体系，而在稳态过程中，由于反应产物会不断积累，电极表面在反应时不断受到破坏，因而类似于电沉积和阳极溶解过程，很难用稳态法进行测量 ⑤暂态法有利于研究电极表面的吸脱附结构和电极的界面结构，由于暂态测量的时间非常短，液相中的杂质粒子来不及扩散到电极表面，因而暂态法可用于研究电极反应的中间产物和复杂的电极过程。/pp　　以上两小节介绍的内容主要适用于传统的电化学体系，氧化还原反应发生在电极表面，电极为惰性电极，电解质为稀浓度电解质，更详细准确的描述参见电化学的教科书。锂电池与传统电化学测量体系显著不同之处是氧化还原反应发生在电极内部而非电极表面，离子的扩散、电荷转移，相变可以发生在电极内部。锂电池的电极一般是非均相多孔粉末电极，孔隙之中存在着电解液，电解液中离子的浓度达到 1 mol/L 甚至更高， 这些不同导致获得可靠的锂离子电池电极过程动力学参数非常困难。而锂空气电池的研究涉及到多种中间产物的分析，圆盘电极和环盘电极等暂态测量被广泛应用。/ppspan style="color: rgb(127, 127, 127) "i　　文章摘自Energy Storage Science and Technology（储能科学与技术），2015,4（1），（凌仕刚，吴娇杨，张舒，高健，王少飞，李泓，中国科学院物理研究所）/i/span/p