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高容量可充电电池开发的先进材料

发布时间:2020-03-30 11:25:54 发布者:管理员 浏览次数:170次 分享到:

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来自新加坡国立大学(NUS)的一组研究人员成功设计出一种具有优异导电性和能量保持能力的新型有机材料,用于电池应用。本发明为开发超稳定,高容量和环保的可充电电池铺平了道路。


由新加坡国立大学理学院化学系Loh Kian Ping教授领导的这项研究于2017年5月8日在科学期刊Nature Energy上发表。


可充电电池的挑战


可充电电池是许多大型电池系统中的关键能量存储组件,例如电动车辆和智能可再生能源电网。随着这些电池系统需求的不断增长,研究人员正在转向更加可持续,环保的生产方法。一种这样的方法是使用有机材料作为可充电电池中的电极。


有机电极在生产和处理过程中留下较低的环境足迹,为通常用于可充电电池的无机金属氧化物电极提供了更环保的替代品。有机电极的结构也可以设计成支持高能量存储能力。然而,挑战是当用于电池时有机化合物的导电性和稳定性差。目前用作可充电电池中的电极的有机材料 - 例如导电聚合物和有机硫化合物 - 在多次充电后也会面临快速的能量损失。


3Q - 新颖的先进材料


为了克服这些限制,Loh教授和他的研究小组合成了一种新型有机化合物3Q(π-共轭喹喔啉杂芳族分子),每个分子最多有六个电荷存储位点,以提高其导电性和能量保留。


当与石墨烯杂交并用于醚基电解质时,该团队观察到基于3Q的电极显示出高达395毫安小时/克的电导率。在多次充电和放电循环后,它还表现出强大的能量保持能力。


Loh教授解释说:“我们的研究证明,3Q和类似结构的有机分子与石墨烯相结合,是开发具有长寿命周期的环保型高容量可充电电池的有希望的候选者。


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