有機(jī)材料替代稀有金屬 鋰電池又一新突破！
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】電池是一類重要的儲(chǔ)能介質(zhì)，在如今這個(gè)電能被廣泛應(yīng)用的時(shí)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(jìn)一步發(fā)展時(shí)的瓶頸，這一點(diǎn)在手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上體現(xiàn)的尤為明顯。鋰電池是目前運(yùn)用廣泛的電池之一，被眾多媒體評(píng)價(jià)為“推動(dòng)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(shì)，使得其可以適應(yīng)大部分場(chǎng)景。
并且隨著新能源產(chǎn)業(yè)的崛起，包括電動(dòng)汽車在內(nèi)，大部分的現(xiàn)代電驅(qū)設(shè)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(jià)格波動(dòng)很大。鈷的開采一般都伴隨著危險(xiǎn)的工作條件，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒廢物。
近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員設(shè)計(jì)了一種電池材料，以一種更可持續(xù)的方式為電動(dòng)汽車提供動(dòng)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(gè)稠合六角環(huán)的有機(jī)小分子，而材料的這些層可向各個(gè)方向延伸，形成一種類似于石墨的結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)基團(tuán)苯醌是電子儲(chǔ)存庫(kù)，胺可幫助材料形成強(qiáng)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(jī)電池材料那樣溶解到電解液中，從而可延長(zhǎng)電池壽命。
為穩(wěn)定有機(jī)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(gè)正極復(fù)合材料的近十分之一。其不會(huì)顯著降低電池的存儲(chǔ)容量，還可防止鋰離子在電池充電時(shí)流入陰極，從而延長(zhǎng)了電池陰極壽命。
該項(xiàng)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(dǎo)電。新電池還具有與鈷電池相當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)容量，充電速度更快。另外，制造這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(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。因此，組裝這些有機(jī)電池的材料成本可能是鈷電池的一半或更少。相關(guān)研究論文1月18日發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)《ACS中央科學(xué)》雜志上。
(資料來源：科技日?qǐng)?bào))
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