又好又便宜!俄罗斯科学家研发新型有机电池材料 原料简单易获取
原创
2021-06-03 15:08 星期四
财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,据报道,俄罗斯私立研究所Skoltech的科学家们日前研发了一种用于新一代能量存储设备的有机材料,这种材料的结构遵循优雅的分子设计原则。该研究成果最近发表在美国ACS应用能源材料杂志上,并登上了杂志封面。

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随着现代社会对储能设备的依赖程度越来越高,实现对环境友好、易于处理、仅依赖丰富元素、价格低廉的可持续电池技术变得越来越重要。有机电池是这种用途的理想选择。

不过,虽然有机正极材料每质量单位可以存储大量的能量,同时具有快速充电、耐用,以及易于大规模生产的有点,但有机正极材料依然处于发展阶段。

为了解决这个问题,Skoltech的研究人员提出了一种简单的氧化还原活性聚酰亚胺。它是通过加热芳香二酐和间苯二胺的混合物,两者都是很容易获得的试剂。

据研究,这种材料在各种类型的能量存储设备中显示出了很有前途的特性,比如锂基、钠基和钾基电池。它具有较高的比容量(可达~140 mAh/g),相对较高的氧化还原电位,以及良好的循环稳定性(可达1000次循环)和快速充电能力(<1分钟)。

新材料的能量和功率输出都优于其已知的同分异构体,研究表明新型聚酰亚胺具有更好的性能有两个原因。首先,它具有更小的粒子和更高的比表面积,使载流子更容易扩散。其次,聚合物中相邻亚胺基元的空间排列使得金属离子的结合更加积极,从而提高了氧化还原电位。

有研究人员表示,“这项工作很有趣,不仅仅是因为研究了另一种有机正极材料。我们提出的是一种新的电池聚酰亚胺分子设计原理,即使用具有异位氨基基团的芳香分子作为构建模块。”

“长期以来,科学家们对这一结构基序关注较少,而是使用对苯二胺或类似的结构来代替。我们的研究结果为理解电池聚酰亚胺应该如何在分子水平上设计提供了很好的提示,这可能会导致阴极材料具有更好的特性。”他们补充道。

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