一种可促进电荷储存的自组装纳米结构离子液体--离子液体清洁过程北京市重点实验室

　　传统液态电解质的易泄露和易挥发等缺点限制了其被广泛应用，而离子液体的低可燃性、不挥发性和高电化学稳定性等特性恰恰是解决以上问题的关键。但是，目前离子液体与电极表面的分子作用机理尚不明确，因此离子液体-电极表面的能量储存机制成为了一个研究热点。近期，Xianwen Mao等在Nature materials上发表了题目为"Self-assembled nanostructures in ionic liquids facilitate chargestorage at electrified interfaces"的文章。作者设计了一种具备自组装性能的表面活性离子液体（SAILs），其能够显著增强电容器的电荷储存能力。

　　在传统的非两亲性离子液体（NAILs）中，离子分布主要由库仑力决定。而在SAILs中，离子分布则主要由范德华力决定，因此该离子液体具有两亲活性，阴阳离子排列后最终在电极表面形成分层结构。分子动力学模拟结果表明纯净的SAILs在高温下或SAIL-NAIL混合物在室温下具有很高的能量密度，且具有更高的稳定性和安全性。与传统电解质不同，在电极极化的中等程度时，SAILs显示出最佳的性能，这是因为低电荷密度的烷基尾部被排除在电极表面之外，而沿表面形成的非极性域则抑制了不良的过筛效应。

　　由于离子液体阴阳离子种类繁多，具有很高的可设计性，因此该项研究对未来进一步设计SAILs来控制表面电化学性质具有一定的意义。此外，由于离子液体的稳定性和可控的电化学表现，SAILs也可被应用于一系列的电化学装置中来提高安全性。

图1. 作者使用的SAIL的结构和其电化学表征：1-丁基-3-甲基咪唑鎓1,4-双（2-乙基己氧基）-1,4-二氧代丁烷-2-磺酸盐（[C₄C₁Im][AOT]）

（图片来源：Nature materials）

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41563-019-0449-6

原文作者：

Xianwen Mao*, Paul Brown, Ctirad Červinka, Gavin Hazell, Hua Li, Yinying Ren, Di Chen, Rob Atkin, Julian Eastoe, IsabelleGrillo, Agilio. A. H. Padua, Margarida. F. Costa Gomes* and T. Alan Hatton*