蘇州納米所沈炎賓等JACS perspective:電池中的自組裝單分子層
具有高工作電壓與高比容量的電池材料是發(fā)展高比能電池的關(guān)鍵。然而,這類材料常常存在界面穩(wěn)定差的問題,因此急需發(fā)展合適的策略來對界面化學(xué)進(jìn)行精確調(diào)控。
自組裝單分子層(SAM)是一種由具有活性基團(tuán)的分子在固體表面自發(fā)地組裝形成的有序單分子層。然而,作為一種界面改性工具,SAM在電池中的應(yīng)用尚處于初步階段。為此,中科院蘇州納米所沈炎賓等受邀在Journal of the American Chemical Society上撰寫perspective文章,系統(tǒng)地總結(jié)了SAM在電池中的應(yīng)用,并展望了未來SAM在電池中的應(yīng)用前景。文章首先指出了高比能電池發(fā)展過程中界面問題的重要性,認(rèn)為具有自組裝特性、分子級厚度以及化學(xué)性質(zhì)高度可控的SAM是解決電池界面問題的重要工具之一。其次,文章簡要介紹了SAM的相關(guān)結(jié)構(gòu)、生長機(jī)理與表征。接著,對目前SAM在電池中的應(yīng)用按照用途進(jìn)行了分類,總結(jié)了不同領(lǐng)域的進(jìn)展。最后,展望了SAM在更多電池界面領(lǐng)域的應(yīng)用可能性,并結(jié)合理論計(jì)算分析,指出SAM與基體的結(jié)合強(qiáng)度、SAM的電化學(xué)穩(wěn)定性以及服役過程中的結(jié)構(gòu)維護(hù)是未來相關(guān)研究需關(guān)注的要點(diǎn)。
該展望論文以“Self-assembled Monolayers for Batteries”為題,發(fā)表于Journal of the American Chemical Society (DOI: 10.1021/jacs.1c04416)。論文的第一作者為易若瑋博士后,共同通訊作者為沈炎賓項(xiàng)目研究員和陳立桅研究員,共同作者為碩士生毛亞云。
該團(tuán)隊(duì)長期致力于高性能鋰電儲能材料與器件的工程化應(yīng)用,目前已在Nature Communications, Accounts of Chemical Research, JACS, Nano Letters, Advanced Materials等期刊上發(fā)表論文140余篇,相關(guān)研究工作得到了國內(nèi)外合作者的大力支持,受到國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)和科研裝備研制項(xiàng)目,以及蘇州納米所的經(jīng)費(fèi)資助與研發(fā)條件支持。
電池中的自組裝單分子層的作用示意圖
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