韩国研究人员开发长寿命有机电极 有望加速下一代可充电电池的发展

盖世汽车讯 据外媒报道，韩国研究团队开发出长寿命有机电极，有望加速下一代可充电电池的商业化。该团队由韩国标准科学研究院（KRISS）跨学科材料测量研究所的Hosun Shin博士和浦项科技大学（Pohang University of Science and Technology）半导体工程系Jae Yong Song教授的团队人员组成。

（图片来源：sciencedirect.com）

通常情况下，在电动汽车和其他应用中，锂离子可充电电池使用的电极主要由镍、钴、锰和铝等无机材料组成。这些矿产资源储量有限，可能供应不稳定。

有机电极被视为下一代可充电电池的关键技术，有潜力解决上述问题。有机材料可以大量合成，与需要开采有限资源的无机材料相比，具有卓越的成本竞争力。此外，相对于容量而言，它们还具有重量轻且灵活的优点。然而，有机电极在充放电过程中电离时，很容易溶解在电池的电解液中，从而导致电池寿命迅速衰退。为了解决这个问题，研究人员提出对有机分子结构进行化学优化的解决方案。但是，由于工艺复杂和产率较低，这种方法尚不适合成为替代方案。

在这项研究中，该联合研究团队开发的长寿命有机电极，可利用纳米复合材料大幅提高电池寿命。其主要优势在于生产方法，通过物理混合方法进行生产，比以前提出的化学方法更易于实现商业化。

这种技术的关键是制备纳米复合材料。在有机电极候选材料中，该团队选择了具有高能量密度高的DMPZ材料和电化学稳定性好的PTCDA材料。研究人员对这些通过低温铣削而制成的复合材料进行了实验。结果表明，这两种材料的电荷相互转移，有助于保持电中性状态。

这种有机纳米复合阴极的电化学性能明显提高：经过650次充放电循环，可保持大约90%的初始容量，即使在高速充放电过程中，也表现出卓越的性能。另一方面，仅使用DMPZ的电极，在前五次充放电循环中寿命下降20%。此外，研究团队还利用长寿命有机电极成功开发出软包电池，由此展示其工作对柔性锂可充电电池商业化的潜在贡献。

除了可应用于可充电电池，这一新成果还有助于提高有机电极的电化学稳定性和寿命，从而为水电解和气体传感器等领域做出贡献。KRISS智能设备团队（KRISS Smart Devices Team）负责人Hosun Shin博士表示：“为了实现向绿色能源成功过渡，推动材料创新以突破现有可充电电池的局限性十分重要。预计这项工作将加快下一代可充电电池的商业化进程，并促进未来各领域对有机电极的研究。”