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有機材料替代稀有金屬 鋰電池又一新突破!

2024-01-24 15:17:08來源:化工儀器網關鍵詞:有機材料閱讀量:9579
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導讀:近日,美國麻省理工學院研究人員設計了一種電池材料,以一種更可持續(xù)的方式為電動汽車提供動力。

  電池是一類重要的儲能介質,在如今這個電能被廣泛應用的時代,電池的存在賦予了科技產品更多的可能,甚至一定程度上已經成為了科技產品進一步發(fā)展時的瓶頸,這一點在手機等移動設備上體現的尤為明顯。鋰電池是目前運用廣泛的電池之一,被眾多媒體評價為“推動能源革命的鑰匙”。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,使得其可以適應大部分場景。
 
  并且隨著新能源產業(yè)的崛起,包括電動汽車在內,大部分的現代電驅設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,其價格波動很大。鈷的開采一般都伴隨著危險的工作條件,同時會產生有毒廢物。
 
  近日,美國麻省理工學院研究人員設計了一種電池材料,以一種更可持續(xù)的方式為電動汽車提供動力。這種材料由多層雙四氨基苯醌(TAQ)組成。TAQ是一種含有三個稠合六角環(huán)的有機小分子,而材料的這些層可向各個方向延伸,形成一種類似于石墨的結構?;瘜W基團苯醌是電子儲存庫,胺可幫助材料形成強氫鍵。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電池材料那樣溶解到電解液中,從而可延長電池壽命。
 
  為穩(wěn)定有機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。這些填充物占整個正極復合材料的近十分之一。其不會顯著降低電池的存儲容量,還可防止鋰離子在電池充電時流入陰極,從而延長了電池陰極壽命。
 
  該項研究表明,這種材料的生產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電。新電池還具有與鈷電池相當的存儲容量,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,它們已實現商業(yè)化生產。因此,組裝這些有機電池的材料成本可能是鈷電池的一半或更少。相關研究論文1月18日發(fā)表在美國化學會《ACS中央科學》雜志上。
 
  (資料來源:科技日報)
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