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大连化物所吴忠帅教授课题组最新EER综述：高性能、多功能可打印储能器件的研究进展
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Electrochemical Energy Reviews (《电化学能源评论》，简称EER)，该期刊旨在及时反映国际电化学能源转换与存储领域最新研究进展。EER是全球首本专注于电化学能源的英文综述性期刊。EER覆盖电化学能源转换与存储所有学科，包括燃料电池、锂电池、金属离子电池、金属-空气电池、超级电容器、制氢-储氢、CO2转换等。EER为季刊，每年3月、6月、9月以及12月出版。创刊号在2018年3月正式出版。
2018年6月，经过激烈角逐（87选20），EER成功入选由中国科协、财政部、教育部、国家新闻出版署、中国科学院、中国工程院等六部门联合实施的中国科技期刊国际影响力提升计划D类项目，进入新刊国家队阵列。
EER于2020年8月被SCIE正式收录；2021年6月，被EI和Scopus同时正式收录；2022年5月，被CSCD收录；2022年6月，入选《科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告》2021版；2022年6月发布的爱思唯尔CiteScore 为41.9，3个学科（材料科学、电化学、化学工程）排名均为第一；2022年6月28日发布的JCR影响因子为32.804，全球电化学领域蝉联第一。目前文章篇均下载量超过4,400次。
文章题目：Recent Advancements and Perspective of High-Performance Printed Power Sources with Multiple Form Factors
作者：Xiaoyu Shi, Zhong-Shuai Wu*, Xinhe Bao
关键词：Printing technique; Energy storage; Battery · Supercapacitor; Form factor
引用信息： Shi, X., Wu, Z. & Bao, X. Recent Advancements and Perspective of High-Performance Printed Power Sources with Multiple Form Factors. Electrochem. Energy Rev. 3, 581–612 (2020). https://doi.org/10.1007/s41918-020-00071-6
综述亮点
1. 从喷墨打印、丝网印刷、3D打印等方式出发，系统论述了不同打印技术在图案化方式、打印精度、打印速度、油墨性质、印膜厚度等方面的特点和各自的典型适用场景；
2. 除了电化学性能的提升，详细介绍了面向下一代微型化、智能化电子应用的可打印储能器件在形状可定制性、柔性化系统集成性方面的研究进展；
3. 在总结发展现状的基础上，从性能提升、功能丰富、系统优化、标准建立等方面讨论并归纳了可打印储能器件的未来发展方向。
前言
新一代柔性化、智能化、可穿戴电子产品不仅要求储能器件具有更高的能量密度、更长的使用寿命和更好的安全性，而且要求储能器件具有质量轻、体积小、机械柔性好、形状可定制、易集成等与智能电子相匹配的特点。
因此，在开发新型电极材料、电解质、储能体系来提高电化学性能的同时，还需要发展简单、高效、低成本、易于规模化的微加工方式实现兼具高性能和多功能的储能器件的构建。打印技术（包括喷涂打印、喷墨打印、丝网印刷、3D打印等）由于具有以下优点吸引了研究者极大的关注：
1、打印设备不仅价格低廉，而且对作业环境要求较低，有利于储能器件的低成本、规模化高效制备；
2、打印储能器件易于模块化自集成以及和其它打印电子高效集成，能够显著降低系统层级的优化难度；
3、打印技术具有广泛的设备基础和标准的操作规程，有利于实现实验室成果的快速商业化应用。
为此，本文从电化学性能和功能性两方面系统总结了近年来可打印储能器件的研究进展，并探讨了未来的发展方向。
章节目录
1. Introduction
2. Fabrication and Performance of Printed EESDs
2.1 Spray Coating
2.2 Inkjet Printing
2.3 Screen Printing
2.4 3D Printing
2.5 Other Printing Techniques
3. Form Factors and Functionalities
of Printed EESDs
3.1 Mechanical Flexibility, Stretchability
and Robustness
3.2 Shape Diversity and Customization
3.3 Integration
4 Challenges and Prospective
本文概述
打印储能器件一般是指至少有一个部分是由打印技术制备的储能器件（电池或超级电容器）。由于不同打印技术在打印精度、打印速度、印膜厚度、图案化方法和基底适应性等方面具有较大的差异，因此需要根据不同的实际应用需求选择适合的打印技术，然后再基于选择的打印技术制备具有合适黏度和流变性的油墨，这是保证打印过程顺利进行的关键步骤。
Fig. 1 不同可打印储能器件的研究概括图
例如，在丝网印刷和3D打印中，通常需要具有高表观黏度和剪切变稀性质的油墨，以便使油墨顺利通过筛网、喷嘴并在基底上快速固化；而喷涂打印和喷墨打印要求油墨具有较低的黏度，从而在打印过程中实现充分的雾化。因此，综合且全面考量打印技术的特点、油墨性质、器件构型、性能和功能性需求是成功制备可打印储能器件的前提条件。表1中总结了典型打印技术各自的特点，并以这些打印技术来分类，介绍了可打印储能器件的研究进展。
打印技术与多种基底出色的兼容性允许打印储能器件直接继承基底的机械性质，图2给出了使用喷涂打印、丝网印刷等技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、棉质衣服等基底上制备具有可弯折、可拉伸、耐扭转、耐高温、耐洗涤的储能器件的典型例子，表明打印技术可以为柔性化储能器件的制备提供极大的便利。
Fig. 2 可打印储能器件的柔性化、可拉伸和耐用性
由于打印技术具有出色的图案、文字定制能力，因此在制备具有可设计形状的储能器件上具有很大优势。图3总结了通过打印技术制备的具有数字、字母、logo、心形、文字等形状的储能器件，以及具有观赏性的打印电路，表明打印技术可以赋予储能器件良好的美学性质，进而有效提升消费电子产品的附加价值。
Fig. 3 可打印储能器件具有优异的形状定制性
由于打印技术可以方便地制备高导电的集成电路平台，而且和其它打印电子具有类似的技术过程，因此在实现电子产品的系统集成上具有很大优势。图4介绍了太阳能电池-丝网印刷电池集成的光电储一体功率源和太阳能电池-喷墨打印超级电容器-气体传感器集成的自驱动系统，表明可打印储能器件在构建自供能、免维护电子产品中的巨大前景。
Fig. 4 可打印储能器件的系统集成性展示
结论和展望
虽然近年来可打印储能器件在电化学性能和功能性两方面已经取得了很大的进展，但是面向应用还有很多方面需要提高：
1、可打印储能器件的电化学性能，包括能量密度、功率密度、循环寿命等，需要进一步提高；
2、在保证电化学性能的情况下，进一步丰富器件的多功能特性；
3、真正贯通可打印储能器件和可打印电子的制备工艺整体优化，并实现系统集成；
4、建立合理的功能化、可打印储能器件评价机制，为对比不同研究中的可打印储能器件提供统一的标准。
作者简介
AUTHOR
吴忠帅，中科院大连化物所首席研究员、博士生导师、英国皇家化学会会士、2018、2019与2020年科睿唯安全球高被引科学家。主要从事石墨烯和二维材料化学及创新电化学能源系统研究，包括柔性化、微型化储能器件、超级电容器、高比能电池（锂离子、锂硫、固态电池）、钠/钾/铝电池及能源催化研究。已在Energy Environ. Sci.（3篇）、Adv. Mater（12篇）、J. Am. Chem. Soc.（8篇）、Nat. Commun (2篇)、Angew. Chem. Int. Ed.（3篇）、Adv. Energy Mater（4篇）、Energy Storage Mater.（13篇）、ACS Nano（15篇）、Adv. Funct. Mater（7篇）、Nano Energy（6篇）、Natl Sci. Rev.（2篇）等国际权威杂志发表论文140余篇，其中IF＞10的文章88篇，已被SCI引用21000余次，ESI高被引论文26篇。Energy Storage Materials青年科学家；担任Appl. Surf. Sci.编辑、J. Energy Chem.执行编委、Energy Storage Mater.编委和客座编辑、Adv. Mater.客座编辑等多项学术任职。
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