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为超稳定,高容量可充电电池开发的先进材料

新加坡国立大学(NUS)的研究人员成功地设计出了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。本发明为超稳定,高容量,环保的可充电电池开发铺平了道路。

充电电池
国家自然科学院化学系陆基平教授领导的研究于2017年5月8日发表在科学自然能源科学杂志上。

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源存储部件,如电动汽车和智能可再生能源电网。随着这些电池系统的需求不断增长,研究人员正在转向采用更可持续,环保的生产方法。一种这样的方法是使用有机材料作为可再充电电池中的电极。

有机电极在生产和处理过程中留下较低的环境足迹,为可再充电电池中常用的无机金属氧化物电极提供了更环保的替代方案。有机电极的结构也可以被设计成支持高能量存储能力。然而,使用电池时,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(如导电聚合物和有机硅化合物)也会在多次充电之后面临快速的能量损失。

3Q - 新颖的高级材料

为了克服这些局限,Loh博士和他的研究团队合成了一种新型有机化合物3Q(π-共轭喹喔啉基杂芳族分子),每分子具有多达六个电荷存储位点,以增强其导电性和能量保留性。

当与石墨烯杂化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毫安小时每克的电导率。在充放电多个循环后,它还具有很强的能量保留能力。

罗教授解释说:“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再充电电池的有前景的候选人。”
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