biwn必赢董全峰教授课题组和洪文晶教授课题组合作,在电极界面反应基础研究中取得重要进展,相关研究成果以“An enhanced electrode via coupling with a conducting molecule to extend interfacial reactions”为题发表在Advanced Energy Materials上(DOI: 10.1002/aenm.202101156,封面文章)。
集流体或电子导电网络是电化学装置中必不可少的组成部分。一般地,无论这些导电基体由什么材料构成,一旦形成后,就是固定的。其与电解液之间的界面在微观上是二维界面,这会限制电化学反应进行的程度。因此,在微观层面通过“导电分子”将二维的反应界面拓展成三维的反应空间,构建非传统意义上的新型电化学“界面”,形成所谓“增强电极”,实现电化学反应的“微观纵深扩展”。
基于上述思想,该工作首次提出利用一种具有单分子导电能力的分子与电极耦合,形成增强型电极来“扩展”界面反应的概念。由于使用高度分散的导电单分子而非固定的导电剂,这种增强型电极具有“动态延伸”的性质。这种空间化的反应“界面”可以改变目前人们对电极界面和电极过程的认知,开辟电极反应的新领域。通过STM-BJ表征和DFT理论计算等方法研究了使用增强电极后电子传输路径改变的机理。并将这种增强电极应用于具有复杂多电子反应的锂硫电池体系中,起到了促进硫材料界面转换反应及改变产物沉积状态的作用,大幅的提升了锂硫电池的性能。
该研究工作是在董全峰教授、郑明森教授和洪文晶教授的指导下,主要由biwn必赢已毕业2014级博士邓丁榕(现为集美大学教师)完成,理论计算部分由袁汝明副教授完成(共同第一作者),单分子电导测试部分由2018级博士生余培凯完成(共同第一作者),博士生薛飞、樊孝祥、雷杰、林晓东、硕士生张洁玲参与了部分工作。工作得到厦门大学范镜敏老师、集美大学吴启辉教授以及台湾交通大学张仍奎教授的大力帮助,研究工作得到了国家自然科学基金委(项目批准号:U1805254、U1705255、22005118、21773192、22072117)的资助。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101156