近日，我院王育乔教授团队与南京航空航天大学陶海军副教授、汤晓斌教授团队深度合作，在国际知名期刊The Journal of Physical Chemistry C上发表了题为“Finite Element Simulation Insights into Electrodeposition Kinetics at the Interface of Planar Microelectrodes”的研究成果，并被选为封面文章。


文中提出了平面微型电极表面等电位分布是确保在微型电极表面大规模均匀沉积电活性物质的关键因素。该工作首先通过有限元模拟实现多物理场耦合条件下电沉积动态过程的可视化分析，模拟了微型电极表面的电位梯度分布与电解液导电性和电极间距之间的关系，揭示了电沉积过程中微型电极表面电位从上到下呈垂直分布的规律。


为获得均匀沉积的薄膜，必须保证微型电极表面的沉积电位呈等电位分布。在获得的模拟结果指引下优化了电极间距、电解液电导率、沉积电位和沉积时间。通过阴极恒电位沉积法在PET基底上以NiCo-LDH为活性物质得到了活性物质均匀分布的微型电极。由该微型电极组装成对称型的柔性准固态平面微型超级电容器经过20000次充放电循环后电容保持率为85.53%。本工作通过有限元模拟的方法简化和可视化了微型电极/电解液界面复杂的电沉积动力学过程，该沉积过程以理论模拟结果为指导，通过实验手段得以验证，该方法为微型电极/电解液界面电沉积动力学的研究提供了一种便捷方式。

来自J.Phys.Chem.C


该工作表明：在沉积过程中，浸没在电解液水平界面以下的微电极表面电位呈现从上到下的垂直分布，为获得均匀沉积的薄膜，必须保证微电极表面的沉积电位呈等电位分布。通过优化电极间距、电解液电导率、沉积时间和电压可确定关键的沉积参数。在柔性导电为基底的金集流体上开展双过渡金属层状氢氧化物阴极电化学沉积实验，将所获微型电极组装成的对称型平面微型准固态器件，得到了具有高能量密度、良好的倍率性能和循环稳定性微型超级电容器。


论文第一作者为我院博士研究生朱世璠，通讯作者为东南大学王育乔教授。