纈氨霉素是一種脂溶性抗菌素，也是離子載體，與K+具有特異的親和力，可結(jié)合鉀離子，并容易地把鉀離子帶入膜內(nèi)，產(chǎn)生膜的極化，在膜兩邊產(chǎn)生膜電位。常用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，研究發(fā)現(xiàn)纈氨霉素可作為殺蟲劑或植物生長調(diào)節(jié)劑，微生物代謝物的潛在藥物。本文將介紹纈氨霉素在電池材料領(lǐng)域的用途，它可以作為太陽能電池的鈍化層材料，以及離子電極負極的涂層。

鈍化層材料

由于鈣鈦礦太陽電池制備過程中涉及高溫退火和快速結(jié)晶過程，以及鈣鈦礦活性層中的有機組分容易揮發(fā)的特性，鈣鈦礦太陽電池的鈣鈦礦活性層的缺陷主要集中在上界面。現(xiàn)有的上界面鈍化層材料大多只包含單一的官能團，且鈍化層材料本身的穩(wěn)定性欠佳，導致鈣鈦礦太陽電池轉(zhuǎn)換效率提升效果較差且不能夠提供有效且長期的鈍化效果。目標在于克服現(xiàn)有技術(shù)中鈍化材料對鈣鈦礦太陽電池轉(zhuǎn)換效率提升效果較差且鈍化耐久性差的缺陷。

為了解決上述問題，專利 CN116916669A 公開了纈氨霉素在鈣鈦礦太陽電池的鈣鈦礦活性層鈍化中的應用。纈氨霉素具有豐富的功能基團，可以通過多齒配體(-C＝O和-O-)和鈣鈦礦活性層中未配位的B位金屬陽離子配位鈍化正電荷缺陷，纈氨霉素中的-NH-可以和鹵素陰離子形成氫鍵鈍化負電荷缺陷，可以同時鈍化兩種不同的電荷缺陷，實現(xiàn)更好的鈍化效果。此外，其分子為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，兩個或兩個以上的分子可以通過氫鍵的相互作用自發(fā)形成復雜的有組織的聚集體，即形成超分子材料，更有利于形成分子間的堆疊，進而有利于電荷的傳輸，且纈氨霉素可以形成分子間氫鍵，具有良好的化學穩(wěn)定性，可以提升鈍化效果的耐久性，從而同時提高鈣鈦礦太陽電池的開路電壓和填充因子來獲得高效與穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽電池。

負極涂層

水系鋅離子電池作為一類直接使用金屬鋅作為負極的二次電池，具有安全性高、成本低、能量密度高、儲量豐富、環(huán)境友好等優(yōu)勢，因此得到人們的廣泛關(guān)注。但是，金屬鋅負極目前仍存在諸多問題，如鋅枝晶不可控生長、析氫、腐蝕與鈍化等界面競爭性副反應。枝晶生長會加劇界面副反應致使鋅負極表面腐蝕鈍化嚴重，庫倫效率顯著降低，從而引發(fā)電池內(nèi)部短路帶來安全隱患。同時競爭性副反應會導致界面處鋅離子的不均勻分布，進而惡化枝晶的不可控生長。如何在確保電池性能的前提下，抑制金屬鋅負極枝晶生長和界面副反應是目前亟需解決的技術(shù)問題。

專利 CN117080355A 提供一種具有纈氨霉素涂層的鋅負極及其制備方法和應用。將纈氨霉素溶液滴涂于金屬鋅表面，然后通過真空烘干實現(xiàn)液態(tài)向固相的快速轉(zhuǎn)化，進而制得具有纈氨霉素涂層的金屬鋅復合負極。該涂層的主要成分纈氨霉素分子具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)和大量極性官能團，有利于調(diào)控電極表面的鋅離子通量，抑制鋅枝晶生長，還能促進鋅離子的去溶劑化過程，降低初始成核能壘。此外，纈氨霉素涂層還可以物理阻止鋅負極和電解液的直接接觸，避免電解液中水分子對金屬鋅的侵蝕和抑制溶劑鞘層內(nèi)水分子的去質(zhì)子化過程，從而有效電解液/負極界面等競爭副反應，進而提高鋅負極的可逆性和穩(wěn)定性。

此方法使用的纈氨霉素涂層具有用量少、效果顯著等優(yōu)點，且涂層制備工藝簡單、可操作性強、原材料易得，適宜于大規(guī)模制備，有助于開發(fā)性能優(yōu)異、綠色安全的可充水系鋅離子電池，具有良好的應用前景。