中美科学家研有机聚合物制高性能电极 或实现低成本/环保钠离子电池

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盖世汽车讯 据外媒报道,下一代电池中的锂离子事先会被更雄厚、更环保的碱金属或多价离子所取代。不过,最主要的挑战是要研发稳定的电极,都都都上能 将高能量密度和快速的充放电强度相结合。最近,中国和美国的科学家就研发了三种 由有机聚合物制成的高性能电极,可用于低成本、环保且耐用的钠离子电池。

(图片来源:Wiley)

目前,锂离子电池是最先进的技术,可用于便携式设备、储能系统和电动汽车,并且锂离子电池技术在今年荣获诺贝尔奖。不过,下一代电池有望使用更便宜、更安全、更环保的材料,实现更高的能量密度和容量。目前,研发得最多的电池种类都基本采用了与锂电池相同的充放电技术,不过通常锂离子都被钠、镁和铝等廉价的金属离子所取代。然而,类事替代也使得需用对电极材料做出重大调整。

有机化合物是很好的电极材料,首先,不中有 害和昂贵的重金属;其次,都上能 用于不同的用途。不过,缺点是会融化在氢气电解质中,是因为分析电极不稳定。

美国马里兰大学(niversity of Maryland)的Chunsheng Wang及其团队与国际科学团队商务战略合作,推出了三种 有机聚合物,都都都上能 成为高容量、快速放电且不易融化的电池阴极材料。根据该项研究,在钠离子电池中,该种聚合物在容量传递和容量保留方面优于目前的聚合物和无机阴极,而在多价镁离子和铝离子电池中,此种表现也这麼落后太满。

科学家们发现六氮杂三萘(HATN)是三种 非常大慨的阴极材料,并且事先在锂电池和超级电容器中对此种化合物进行了测试,证明其都都都上能 成为三种 高能量密度的阴极,快速插入锂离子中。并且,与大多数有机材料一样,HATN会在电解液中融化,是因为分析在充放电循环过程中,阴极不稳定。科学家们解释说,现在的关键是通过让单个分子之间联系,稳定材料的特性,结果得到了三种 称为聚合HATN或PHATN的有机聚合物,都都都上能 让钠、铝和镁离子具备快速的反应动力和高容量。

在组装好电池后,科学家们采用高浓度电解液测试了PHATN阴极,并发现非锂离子具有优异的电化学性能。该钠电池都上能 在高达3.5V的高压下工作,即使经过15万次循环,其容量仍可维持在每克30毫安时以上。

研究人员认为此类聚合对二氮杂苯阴极(对二氮杂苯是三种 基于HATN的有机物,是三种 芳香烃类富氮有机物质,中有 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。