光固化打印机过渡金属氧化物晶体结构调控在能量存储中的应用 随着近年来微型化电子设备和电动汽车的飞速发展和普及，发展与之相适应的能量存储设备已经成为相应领域的研究热点。为了满足日益增长的能源需求，发展具有高能量密度、高功率密度以及良好循环性能的储能设备成为其中的重中之重。在各式各样的能量存储设备中，超级电容器和锂、钾离子电池是目前最受关注以及应用最为广泛的两类设备。超级电容器与锂、钾离子电池由于具有不同的能量存储机理而表现出不同的电化学性能特征，两者各具其独特优势，根据实际应用领域的不同，可以对两者进行单独选择或组合利用。碳材料和过渡金属氧化物是在超级电容器和锂、钾离子电池应用最为广泛的活性材料。导电性能良好的碳材料虽然具有较好的功率性能，但由于储能机理的限制，其理论容量较低，不能满足实际应用的需要。过渡金属氧化物具有较高的理论容量，但其固有的离子、电子传输性能差，作为锂、钾离子电池负极材料时在反复的锂、钾离子插入、脱出过程中通常会经历较大的体积变化，大大制约了其优势的发挥。为了获得兼具高能量密度和高功率密度的能量存储设备，研究者们通过纳米化以及合成复合电极等方法以改善其性能。然而，传统的平面电极通常使用涂布的方式，该方式需要引入绝缘的聚合物作为粘结剂以提高活性物质与集流体之间的结合能力，但无可避免地会造成活性物质与活性物质之间以及活性物质与集流体之间较大的接触 净化水机电阻，并产生一些电解液无法进入的死体积，降低了活性物质的利用率。为了从根本上解决这些问题，本文把过渡金属氧化物通过外延生长的方法集成到具有高电导率和多孔结构的三维金属集流体上，这种复合结构既能改善过渡金属氧化物的导电性，又能促进离子在电极内部的传输，而且，还通过过渡金属氧化物晶型设计以及阳离子预插入的方法调节活性相微观结构以改善离子、电子在活性相内部的传输性能。通过这些措施，可提高活性相的利用率，保证总体电极获得较高的容量、能量、功率密度以及良好的循环稳定性，实现高效和稳定的能量存储。
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