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取代钴,研究人员离制造有机电池更近一步

2020-3-9 19:57:06 来源:中国矿业报

约克大学的研究人员发现了一种在保持性能、稳定性和存储容量的同时,使锂动力电池更环保的方法。

锂离子电池使用有毒的重金属,当它们从地下提取时会影响环境,并且难以安全处置。钴是用于电池电极的重金属之一。问题的一部分是锂和钴的供应量不足,并且供应也在减少。

使用有机材料是前进的道路,理学系的托马斯·鲍姆加特纳(Thomas Baumgartner)教授和他的团队正忙于开发和测试新分子,以找到合适的分子来替代目前使用的稀有金属。

他说:“有机电极材料被认为是具有高功率能力的可持续电池极有希望的材料。”

他们的最新突破是创造了一种新的基于碳的有机分子 -电活性磷酰基桥接紫罗碱(phosphaviologens),该分子可以替代锂离子电池阳极中使用的钴。新材料与单壁碳纳米管(SWCNT)复合,解决了无机材料的缺点,同时保持了性能。

鲍姆加特纳说:“用有机材料制成的电极可以使这些元素的大规模生产、回收或处置更加环保。目标是制造稳定的可持续电池,并具有同样甚至更好的容量。”

这项研究发表在《电池与超级电容》三月版的封面上,并进行了专题报道。

他说:“利用我们制造的这类特殊分子,电活性成分非常适合用于电池,因为它非常易于存储电荷,并且具有良好的长期稳定性。”

鲍姆加特纳及其小组先前在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)杂志上发表的论文中讨论了电活性成分。

他说:“我们已经优化了这种电活性成分,并将其放入电池中。它具有非常好的电压,最高可达3.5伏,这确实是当前电池所能承受的电压。这是制造完全有机和可持续电池的重要一步。”

鲍姆加特纳以及博士后研究员科林·布莱德斯(Colin Brides)和莫妮卡·斯托拉(Monika Stolar)也证明了这种材料在长期运行中很稳定,可以充电和放电500次。无机电极的缺点之一是,它们在充电时会产生大量热量,并且出于安全原因需要限制放电速率。这个新分子解决了这个缺点。

鲍姆加特纳说,下一步是进一步提高产能。他的团队目前正在开发下一代分子,这些分子在增加电流容量方面显示出希望。 (柯 普)

网站编辑:宫莉

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