基于导电单分子耦合的“增强电极”及其应用

发布日期:2021-07-23     浏览次数:次   

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:U1805254U1705255220051182177319222072117)的资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101156

 

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