來自新加坡國立大學(xué)(NUS)的一組研究人員成功設(shè)計出一種具有優(yōu)異導(dǎo)電性和能量保持能力的新型有機材料，用于電池應(yīng)用。本發(fā)明為開發(fā)超穩(wěn)定，高容量和環(huán)保的可充電電池鋪平了道路。

由新加坡國立大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系Loh Kian Ping教授領(lǐng)導(dǎo)的這項研究于2017年5月8日在科學(xué)期刊Nature Energy上發(fā)表。

可充電電池的挑戰(zhàn)

可充電電池是許多大型電池系統(tǒng)中的關(guān)鍵能量存儲組件，例如電動車輛和智能可再生能源電網(wǎng)。隨著這些電池系統(tǒng)需求的不斷增長，研究人員正在轉(zhuǎn)向更加可持續(xù)，環(huán)保的生產(chǎn)方法。一種這樣的方法是使用有機材料作為可充電電池中的電極。

有機電極在生產(chǎn)和處理過程中留下較低的環(huán)境足跡，為通常用于可充電電池的無機金屬氧化物電極提供了更環(huán)保的替代品。有機電極的結(jié)構(gòu)也可以設(shè)計成支持高能量存儲能力。然而，挑戰(zhàn)是當用于電池時有機化合物的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性差。目前用作可充電電池中的電極的有機材料 - 例如導(dǎo)電聚合物和有機硫化合物 - 在多次充電后也會面臨快速的能量損失。

3Q - 新穎的先進材料

為了克服這些限制，Loh教授和他的研究小組合成了一種新型有機化合物3Q(π-共軛喹喔啉雜芳族分子)，每個分子最多有六個電荷存儲位點，以提高其導(dǎo)電性和能量保留。

當與石墨烯雜交并用于醚基電解質(zhì)時，該團隊觀察到基于3Q的電極顯示出高達395毫安小時/克的電導(dǎo)率。在多次充電和放電循環(huán)后，它還表現(xiàn)出強大的能量保持能力。

Loh教授解釋說：“我們的研究證明，3Q和類似結(jié)構(gòu)的有機分子與石墨烯相結(jié)合，是開發(fā)具有長壽命周期的環(huán)保型高容量可充電電池的有希望的候選者。

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