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廈大洪文晶/鄭明森/董全峰AEM: 通過與導(dǎo)電分子耦合以擴(kuò)展界面反應(yīng)的增強(qiáng)型電極

電子傳導(dǎo)基質(zhì)或集流體促進(jìn)電化學(xué)裝置中的電子傳輸。它是靜止的，一旦建成，在整個(gè)操作過程中不會(huì)發(fā)生變化。這種基質(zhì)和電極的界面在微觀尺度上是在二維水平上構(gòu)建的，自然限制了電化學(xué)反應(yīng)的廣度和深度。

在此，廈門大學(xué)洪文晶教授、鄭明森教授、董全峰教授等人首次提出了一個(gè)用于擴(kuò)展界面反應(yīng)的增強(qiáng)型電極與導(dǎo)電分子耦合的概念。通過空間化的間隙，該電極可以改變目前對(duì)電極過程的理解，并開辟了基于電極的反應(yīng)化學(xué)的新領(lǐng)域。由于復(fù)雜的多電子反應(yīng)，研究人員將這種增強(qiáng)電極用于鋰硫（Li-S）電池。

圖1. 掃描隧道顯微鏡斷口 (STM-BJ) 測(cè)量

通過石墨基碳和鐵（II）酞菁（FePc）之間π-π堆積的相互作用，可溶性FePc可以修飾在具有傳輸電子能力的電極表面。掃描隧道顯微鏡斷口表征和密度泛函理論表明，F(xiàn)ePc具有很強(qiáng)的分子電子導(dǎo)電性。

反應(yīng)物從導(dǎo)電分子比直接從集流體更容易獲得電子。結(jié)果，相應(yīng)的鋰硫電池的性能顯著提高，當(dāng)溫度為-20 °C時(shí)，電池仍能正常充放電；經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)測(cè)試，電池在0.5 C下的容量超過560 mAh g^-1。這種用于Li-S電池的增強(qiáng)型電極與傳統(tǒng)的改性添加劑具有有很大的不同，具有超越電池系統(tǒng)的潛在重要性。

圖2. 具有增強(qiáng)電極的鋰硫電池在低溫下的電化學(xué)性能

An Enhanced Electrode via Coupling with a Conducting Molecule to Extend Interfacial Reactions, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101156

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