近日，我院王育喬教授團(tuán)隊(duì)與南京航空航天大學(xué)陶海軍副教授、湯曉斌教授團(tuán)隊(duì)深度合作，在國際知名期刊The Journal of Physical Chemistry C上發(fā)表了題為“Finite Element Simulation Insights into Electrodeposition Kinetics at the Interface of Planar Microelectrodes”的研究成果，并被選為封面文章。

文中提出了平面微型電極表面等電位分布是確保在微型電極表面大規(guī)模均勻沉積電活性物質(zhì)的關(guān)鍵因素。該工作首先通過有限元模擬實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)耦合條件下電沉積動(dòng)態(tài)過程的可視化分析，模擬了微型電極表面的電位梯度分布與電解液導(dǎo)電性和電極間距之間的關(guān)系，揭示了電沉積過程中微型電極表面電位從上到下呈垂直分布的規(guī)律。

為獲得均勻沉積的薄膜，必須保證微型電極表面的沉積電位呈等電位分布。在獲得的模擬結(jié)果指引下優(yōu)化了電極間距、電解液電導(dǎo)率、沉積電位和沉積時(shí)間。通過陰極恒電位沉積法在PET基底上以NiCo-LDH為活性物質(zhì)得到了活性物質(zhì)均勻分布的微型電極。由該微型電極組裝成對(duì)稱型的柔性準(zhǔn)固態(tài)平面微型超級(jí)電容器經(jīng)過20000次充放電循環(huán)后電容保持率為85.53%。本工作通過有限元模擬的方法簡化和可視化了微型電極/電解液界面復(fù)雜的電沉積動(dòng)力學(xué)過程，該沉積過程以理論模擬結(jié)果為指導(dǎo)，通過實(shí)驗(yàn)手段得以驗(yàn)證，該方法為微型電極/電解液界面電沉積動(dòng)力學(xué)的研究提供了一種便捷方式。

來自J.Phys.Chem.C

該工作表明：在沉積過程中，浸沒在電解液水平界面以下的微電極表面電位呈現(xiàn)從上到下的垂直分布，為獲得均勻沉積的薄膜，必須保證微電極表面的沉積電位呈等電位分布。通過優(yōu)化電極間距、電解液電導(dǎo)率、沉積時(shí)間和電壓可確定關(guān)鍵的沉積參數(shù)。在柔性導(dǎo)電為基底的金集流體上開展雙過渡金屬層狀氫氧化物陰極電化學(xué)沉積實(shí)驗(yàn)，將所獲微型電極組裝成的對(duì)稱型平面微型準(zhǔn)固態(tài)器件，得到了具有高能量密度、良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性微型超級(jí)電容器。

論文第一作者為我院博士研究生朱世璠，通訊作者為東南大學(xué)王育喬教授。