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中美科学家研有机聚合物制高性能电极 或实现低

盖世汽车讯 据外媒报道,下一代电池中的锂离子可能会被更富厚、更环保的碱金属或多价离子所取代。不过,最主要的寻衅是要研发稳定的电极,能够将高能量密度和快速的充放电速度相结合。近来,中国和美国的科学家就研发了一种由有机聚合物制成的高机能电极,可用于低资源、环保且耐用的钠离子电池。

(图片滥觞:Wiley)

今朝,锂离子电池是最先辈的技巧,可用于便携式设备、储能系统和电动汽车,而且锂离子电池技巧在今年荣获诺贝尔奖。不过,下一代电池有望应用更便宜、更安然、更环保的材料,实现更高的能量密度和容量。今朝,研发得最多的电池种类都基础采纳了与锂电池相同的充放电技巧,不过平日锂离子都被钠、镁和铝等廉价的金属离子所取代。然而,这种替代也使得必要对电极材料做出重大年夜调剂。

有机化合物是很好的电极材料,首先,不含有害和昂贵的重金属;其次,可以用于不合的用途。不过,毛病是会消融在液体电解质中,导致电极不稳定。

美国马里兰大年夜学(niversity of Maryland)的Chunsheng Wang及其团队与国际科学团队相助,推出了一种有机聚合物,能够成为高容量、快速放电且不易消融的电池阴极材料。根据该项钻研,在钠离子电池中,该种聚合物在容量通报和容量保留方面优于今朝的聚合物和无机阴极,而在多价镁离子和铝离子电池中,此种体现也没有后进太多。

科学家们发明六氮杂三萘(HATN)是一种异常相宜的阴极材料,而且已经在锂电池和超级电容器中对此种化合物进行了测试,证实其能够成为一种高能量密度的阴极,快速插入锂离子中。然则,与大年夜多半有机材料一样,HATN会在电解液中消融,导致在充放电轮回历程中,阴极不稳定。科学家们解释说,现在的关键是经由过程让单个分子之间联系,稳定材料的布局,结果获得了一种称为聚合HATN或PHATN的有机聚合物,能够让钠、铝和镁离子具备快速的反映动力和高容量。

在组装好电池后,科学家们采纳高浓度电解液测试了PHATN阴极,并发明非锂离子具有优良的电化学机能。该钠电池可以在高达3.5V的高压下事情,纵然颠末5万次轮回,其容量仍可保持在每克100毫安时以上。

钻研职员觉得此类聚合对二氮杂苯阴极(对二氮杂苯是一种基于HATN的有机物,是一种芳喷鼻烃类富氮有机物质,含有果味),可实现环保、高能量密度、充放电快速且超稳定的下一代可充电电池。

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