本文摘要：【章节】研发出有高性能、廉价并且轻巧的电池是现如今最重要的科研方向之一。

【章节】研发出有高性能、廉价并且轻巧的电池是现如今最重要的科研方向之一。设计这样的电池一方面必须找寻到具备所须要特性（例如低电压，高容量和充足的稳定性）的电活性存储材料。而另一方面，如何将这些材料与离子导电相和电子导电互为装配成高效的填充电极结构，具备同等最重要的意义，因为各相的尺寸，形状和空间产于对电极的电池和静电倍率性能具备决定性的影响。因此提升电池电极材料的性能可以从两方面著手：新材料体系的研发以及将原先材料以必要的尺寸装配成适合的结构。

然而，对于一种确认的材料，如何从尺寸、形状、以及各互为产于等角度综合考虑到并设计出有高效的填充电极结构，是十分最重要且具备挑战性的工作，目前只有少量系统的处置方法。以上问题集中于展现出在三个方面：（1）目前对这种填充体系的动力学机理的解读还过于充份；（2）对于许多材料来说，其关键的传输特性没测量或不确认；（3）当牵涉到到静电学以及多尺度的情况，问题不会更加简单。【成果概述】基于以往的研究基础，中山大学青年千人朱昌宝教授（第一作者）与德国马普液体所Maier教授（通讯作者）等人在Science上公开发表了一篇为题“Thenanoscalecircuitryofbatteryelectrodes”的综述文章。

该综述总结了电池研究的最新进展，并重点阐释了如何从各相的传输特性以及维度应从，通过纳米级电化学电路的设计来优化电极动力学。之后以这些原则居多线对近些年来发展一起的电极材料的新型纳米结构展开归类。

接着总结了纳米结构构筑过程中常用的一些微纳制备手段。最后重点讲解了先进设备的原位密切相关技术对于电池材料混合导电网路的研究进展。该综述主要讲解了锂离子电池，但其设计原则某种程度限于于钠离子电池或其他的储能体系。文章中的辩论从优化电极动力学的设计原则开始，这些原理某种程度可被用作评估和分类早已制备的各种纳米结构体系。

上述辩论主要环绕单相储锂机制进行，但也不会牵涉到另外三种有可能的机制：热力学储锂，基于转化成反应的静电学储锂和界面储锂。综述总览图综述概要图电池电极、集成电路和生物电化学网络：某种程度简单的网络结构和纳米级电荷传输。集成电路主要依赖电子传输；生物电化学网络主要依赖离子移动；而电池的电极材料必须综合载流子在电子导电互为，离子导电互为以及电子－离子混合导电看中的输送。【图文简介】图1电池电极中的输送过程A）Li＋和e－通过离子导体I（蓝色）和电子导体E（橙色）蔓延到混合导体存储颗粒M（绿色）的示意图；B）用于定一维近似于的（A）的等效电路；C）电荷在多粒子网络中的输送。

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