高容量可充電電池開發的先進材料

       來自新加坡國立大學(NUS)的一組研究人員成功設計出一種具有優異導電性和能量保持能力的新型有機材料，用于電池應用。本發明為開發超穩定，高容量和環保的可充電電池鋪平了道路。

      由新加坡國立大學理學院化學系Loh Kian Ping教授領導的這項研究于2017年5月8日在科學期刊Nature Energy上發表。

可充電電池的挑戰

       可充電電池是許多大型電池系統中的關鍵能量存儲組件，例如電動車輛和智能可再生能源電網。隨著這些電池系統需求的不斷增長，研究人員正在轉向更加可持續，環保的生產方法。一種這樣的方法是使用有機材料作為可充電電池中的電極。

       有機電極在生產和處理過程中留下較低的環境足跡，為通常用于可充電電池的無機金屬氧化物電極提供了更環保的替代品。有機電極的結構也可以設計成支持高能量存儲能力。然而，挑戰是當用于電池時有機化合物的導電性和穩定性差。目前用作可充電電池中的電極的有機材料 - 例如導電聚合物和有機硫化合物 - 在多次充電后也會面臨快速的能量損失。

3Q - 新穎的先進材料

        為了克服這些限制，Loh教授和他的研究小組合成了一種新型有機化合物3Q(π-共軛喹喔啉雜芳族分子)，每個分子最多有六個電荷存儲位點，以提高其導電性和能量保留。

       當與石墨烯雜交并用于醚基電解質時，該團隊觀察到基于3Q的電極顯示出高達395毫安小時/克的電導率。在多次充電和放電循環后，它還表現出強大的能量保持能力。

        Loh教授解釋說：“我們的研究證明，3Q和類似結構的有機分子與石墨烯相結合，是開發具有長壽命周期的環保型高容量可充電電池的有希望的候選者。