2022年2月17日，浙江工业大学陶新永和南洋理工大学楼雄文共同通讯（浙江工业大学为第一通讯单位，刘育京、陶新永和Wang Yao为共同第一作者）在Science 在线发表题为“Self-assembled monolayers direct a LiF-rich interphase toward long-life lithium metal batteries”的研究论文，浙江工业大学为论文的第一通讯单位。（自组装单层将富含LiF的界面导向长寿命锂金属电池）

高能量密度锂 (Li) 金属电池 (LMBs) 有望用于储能应用，但存在无法控制的电解质降解和因此形成不稳定的固体电解质界面 (SEI) 的问题。

该研究设计了具有高密度和长程有序极性羧基的自组装单分子层（SAMs）与氧化铝涂层隔膜相连，以提供强偶极矩，从而加速双(三氟甲磺酰)亚胺锂中碳-氟键断裂的降解动力学。因此，生成了富含氟化锂 (LiF) 纳米晶体的 SEI，促进了Li+ 的快速转移并抑制了枝晶 Li 的生长。特别是，SAMs 使全电池在高阴极负载、有限的锂过量和贫电解质条件下具有显著增强的可循环性。

因此，该研究工作将长期建立的 SAMs 技术扩展到一个平台，以控制电解质降解和 SEI 形成，使 LMBs 具有超长寿命。

功能性氟化电解质成分——例如双（三氟甲磺酰基）亚胺锂（LiTFSI）、双（氟磺酰基）亚胺锂、1,2-二氟苯和氟代碳酸亚乙酯——已被设计用于进行界面工程以调节 SEI 的纳米结构和化学成分。通过这些策略产生的开发的 SEI 都被证明涉及氟化锂 (LiF) 的特定成分，它具有高界面能、高化学稳定性和低 Li+  扩散势垒。通常，LiF 被认为是含 F 电解质成分的分解产物，有助于提高 LMB 的循环寿命。因此，精确控制电解质分解，特别是 C-F 解离化学，以构建富含 LiF 的 SEI ，是一种逻辑上可行但仍具有挑战性的方法。

▲▲LMB 中 SAM 的示意图（图源自Science ）

自组装单分子层 (SAM) 已被广泛研究以构建具有高度定向分子和有序末端基团的表面，从而提供一个方便、灵活和通用的平台，通过该平台来定制金属、金属氧化物和半导体的界面特性。作为一个特定特征，长程有序 SAM 可以调节甚至确定表面偶极子相对于分子电子结构和末端基团方向的分布。因此，SAM诱导的偶极矩可能会影响电子转移的动力学并改变电解质的电化学氧化还原动力学，从而调节SEI的纳米结构。因此，SAM 可以通过对决定表面电子特性的末端基团进行排序来控制电解质中所含氟化成分的分解。