具有高工作電壓與高比容量的電池材料是發展高比能電池的關鍵。然而,這類材料存在界面穩定差的問題,急需發展合適的策略來對界面化學進行精確調控。
自組裝單分子層(SAM)是一種由具有活性基團的分子在固體表面自發地組裝形成的有序單分子層。而作為一種界面改性工具,SAM在電池中的應用處于初步階段。中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所項目研究員沈炎賓等在Journal of the American Chemical Society上,撰寫了以Self-assembled Monolayers for Batteries(DOI: 10.1021/jacs.1c04416)為題的perspective文章,系統地總結了SAM在電池中的應用,并展望了未來SAM在電池中的應用前景。該論文指出了高比能電池發展過程中界面問題的重要性,具有自組裝特性、分子級厚度以及化學性質高度可控的SAM是解決電池界面問題的重要工具之一;介紹了SAM的相關結構、生長機理與表征;對當前SAM在電池中的應用,按照用途進行分類,總結了不同領域的進展;展望了SAM在更多電池界面領域應用的可能性,并結合理論計算分析,指出SAM與基體的結合強度、SAM的電化學穩定性以及服役過程中的結構維護是未來相關研究的要點。
該團隊致力于高性能鋰電儲能材料與器件的工程化應用研究,在Nature Communications、Accounts of Chemical Research、JACS、Nano Letters、Advanced Materials等上,發表140余篇論文。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項、中科院科研裝備研制項目,以及蘇州納米所的支持。
電池中的自組裝單分子層的作用示意圖
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