有機材料替代稀有金屬 鋰電池又一新突破！
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】電池是一類重要的儲能介質(zhì)，在如今這個電能被廣泛應用的時代，電池的存在賦予了科技產(chǎn)品更多的可能，甚至一定程度上已經(jīng)成為了科技產(chǎn)品進一步發(fā)展時的瓶頸，這一點在手機等移動設備上體現(xiàn)的尤為明顯。鋰電池是目前運用廣泛的電池之一，被眾多媒體評價為“推動能源革命的鑰匙”。其能量密度高、平均電壓高、自放電小、輸出功率大且穩(wěn)定的優(yōu)勢，使得其可以適應大部分場景。
并且隨著新能源產(chǎn)業(yè)的崛起，包括電動汽車在內(nèi)，大部分的現(xiàn)代電驅設備都依賴鋰電池才能發(fā)展。然而，鋰離子的陰極含有鈷。鈷是一種提供高穩(wěn)定性和能量密度的金屬。作為一種稀有金屬，其價格波動很大。鈷的開采一般都伴隨著危險的工作條件，同時會產(chǎn)生有毒廢物。
近日，美國麻省理工學院研究人員設計了一種電池材料，以一種更可持續(xù)的方式為電動汽車提供動力。這種材料由多層雙四氨基苯醌(TAQ)組成。TAQ是一種含有三個稠合六角環(huán)的有機小分子，而材料的這些層可向各個方向延伸，形成一種類似于石墨的結構。化學基團苯醌是電子儲存庫，胺可幫助材料形成強氫鍵。這些氫鍵使材料高度穩(wěn)定且非常難溶，其不溶性防止了新材料像某些有機電池材料那樣溶解到電解液中，從而可延長電池壽命。
為穩(wěn)定有機材料并提高其附著在由銅或鋁制成的電池集電器上的能力，研究人員還添加了纖維素和橡膠等填充材料。這些填充物占整個正極復合材料的近十分之一。其不會顯著降低電池的存儲容量，還可防止鋰離子在電池充電時流入陰極，從而延長了電池陰極壽命。
該項研究表明，這種材料的生產(chǎn)成本比含鈷的電池低得多，并且能以與鈷電池相似的速率導電。新電池還具有與鈷電池相當?shù)拇鎯θ萘浚潆娝俣雀臁Ａ硗猓圃爝@種類型的陰極所需的主要材料是苯二酚前體和胺前體，它們已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。因此，組裝這些有機電池的材料成本可能是鈷電池的一半或更少。相關研究論文1月18日發(fā)表在美國化學會《ACS中央科學》雜志上。
(資料來源：科技日報)
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