記者23日從天津大學(xué)獲悉，該校許運(yùn)華教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華南理工大學(xué)黃飛教授團(tuán)隊(duì)等，成功研制出一種更加安全、抗凍、耐熱的新型有機(jī)正極材料，解決了傳統(tǒng)有機(jī)鋰電池“電量低”“難以實(shí)用化”等關(guān)鍵瓶頸。相關(guān)成果近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

目前，主流鋰電池正極材料大多使用鈷、鎳等無(wú)機(jī)礦物，這類(lèi)材料面臨資源、成本、安全及柔性不足等挑戰(zhàn)。相比之下，有機(jī)電極材料取材廣泛，其分子可靈活設(shè)計(jì)且自身柔韌，具有廣泛應(yīng)用潛力。然而，這類(lèi)材料難以兼顧高容量與大負(fù)載，導(dǎo)致制成的電池往往“電量”不足或充電緩慢，影響了實(shí)用化進(jìn)程。

對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)在新型n型導(dǎo)電聚合物材料基礎(chǔ)上，系統(tǒng)調(diào)控了材料中電子與鋰離子的“協(xié)同傳輸”效率，成功研制出一種兼具優(yōu)異電子導(dǎo)電性、鋰離子快速傳輸能力和高儲(chǔ)能容量的有機(jī)正極材料。基于此材料，團(tuán)隊(duì)制備出一款能量密度超過(guò)250瓦時(shí)/公斤的有機(jī)軟包電池。這一數(shù)值已超越目前廣泛使用的磷酸鐵鋰電池，且該電池展現(xiàn)出卓越的溫度適應(yīng)能力，不僅能在-70℃到80℃的極端溫度下正常工作，還兼具良好的柔韌性與安全性。此外，團(tuán)隊(duì)研制的安時(shí)級(jí)別軟包電池成功通過(guò)了嚴(yán)格的針刺安全測(cè)試，在充放電過(guò)程中不變形，安全性得到驗(yàn)證，標(biāo)志著有機(jī)電池從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步。

“這項(xiàng)工作突破了電池技術(shù)的資源與環(huán)境約束，不僅實(shí)現(xiàn)了可與商用電池媲美的高能量密度，更同步兼顧了安全性能和極寬的溫度適應(yīng)性。”許運(yùn)華表示，該成果為未來(lái)開(kāi)發(fā)“綠色電池”奠定了關(guān)鍵材料基礎(chǔ)，其柔性特質(zhì)也為未來(lái)柔性電子、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域提供了全新的儲(chǔ)能解決方案。