電子傳導基質或集流體促進電化學裝置中的電子傳輸。它是靜止的,一旦建成,在整個操作過程中不會發生變化。這種基質和電極的界面在微觀尺度上是在二維水平上構建的,自然限制了電化學反應的廣度和深度。在此,廈門大學洪文晶教授、鄭明森教授、董全峰教授等人首次提出了一個用于擴展界面反應的增強型電極與導電分子耦合的概念。通過空間化的間隙,該電極可以改變目前對電極過程的理解,并開辟了基于電極的反應化學的新領域。由于復雜的多電子反應,研究人員將這種增強電極用于鋰硫(Li-S)電池。圖1. 掃描隧道顯微鏡斷口 (STM-BJ) 測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,FePc具有很強的分子電子導電性。反應物從導電分子比直接從集流體更容易獲得電子。結果,相應的鋰硫電池的性能顯著提高,當溫度為-20 °C時,電池仍能正常充放電;經過長時間的循環測試,電池在0.5 C下的容量超過560 mAh g-1。這種用于Li-S電池的增強型電極與傳統的改性添加劑具有有很大的不同,具有超越電池系統的潛在重要性。圖2. 具有增強電極的鋰硫電池在低溫下的電化學性能An Enhanced Electrode via Coupling with a Conducting Molecule to Extend Interfacial Reactions, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101156