Small Science:新型离子液体及其在能源存储和转化领域的应用

原创署名:SMSC

离子液体是由完全由阴阳离子组成的室温液体物质,是近几十年来新发展的起来的新型绿色溶剂/材料。相比于常规分子溶剂,离子液体具有蒸汽压低、不挥发、化学和了电化学稳定性高、电化学窗口宽以及导电等特点,有望替代传统的有机溶剂,引领新产业技术革命。近几年来,研究者们已经将离子液体广泛应用于催化、分离、能源、电化学等领域,并取得了优异的结果。然而,传统离子液体往往由惰性阴阳离子组成,不具备化学和电化学活性,且存在粘度高、价格高、有毒性、液态不易加工等缺点,这使得离子液体的进一步发展受到限制。最近,研究者们通过对离子液体结构组成进行改性,开发了许多新型的功能化离子液体,促进了新型功能材料的开发,提高了器件性能,会为这一领域的发展注入新的活力。然而,新型的离子液体进一步发展仍然面临诸多挑战。

近日,厦门大学陈嘉嘉教授团队在Small Science上综述了近几年包括深共晶溶剂、聚离子液体、离子液晶以及氧化还原活性离子液体在内的四种新型离子液体的研究进展,并着重介绍了其在能源存储和转化领域的应用,并对这类材料未来发展存在的问题进行了讨论。

在该文章中,作者首先介绍了这四种新型离子液体区别于传统离子液体的结构和性质。进一步,作者结合实际例子重点介绍了这四类新型离子液体在构建新型电化学能源存储和转化设备中的应用及其相应的自组装行为,并讨论了材料性质结构对储能器件性能的影响。最后,为了推动新型离子液体这一领域的发展,文章最后还讨论了新型离子液体进一步发展所存在的问题与挑战,如关于新型离子液体结构的研究还比较少,构效关系尚不明确;新型离子液体仍然存在粘度过大,电导率不理想等问题,需要进一步优化解决。这篇综述旨在帮助读者了解新型离子液体这一领域并为新型离子液体的设计提供思路,以实现基于新型离子液体的高性能能源存储与转化器件。

论文信息:

The Novel Ionic Liquid and Its Related Self-assembly on The Areas of Energy Storage and Conversion

Runtong Wang, Chengdong Fang, Le Yang, Ke Li, Kailing Zhu, Guofeng Liu, Jiajia Chen*

Small Science

DOI: 10.1002/smsc.202200048