麻省理工学院研究员：探索有机材料产生更坚固、充电更快的电池已有成果
发布日期：2023/4/28
图形摘要。学分：焦耳 （2023）。DOI： 10.1016/j.joule.2023.03.011
麻省理工学院的研究人员表示，他们已经创造了一种新材料，将为更快的电池充电铺平道路。
对改进的电化学储能设备（即电池）的需求不断增加，这源于广泛的技术。这包括电动汽车、在临时停电期间需要不间断供电的市政备用电源系统，以及农业、生物医学和国防领域的各种其他应用。
更高效的电池将有助于增加对更绿色、可持续未来的需求。
但最先进的电池技术有一些缺点。一个是给电池充电所需的时间长度。正如麻省理工学院研究人员在Joule杂志上的一份报告中所指出的那样，另一个挑战是设计将高充电容量与“电容器的长循环寿命”相结合的电池。
他们解释说，锂离子电池（LIC）是当今使用的领先的电化学储能器件。它们拥有高充电容量，但在充电时间方面却不足。
作为替代方案，提出了包含大量廉价有机材料的设计。但发现它们受到导电性降低的影响。其他采用模块化设计的方法将LIC和电容器组合在特定设备中，被证明过于复杂且成本高昂。
根据麻省理工学院研究生、焦耳报告的作者陈天阳的说法，这些问题“为开发电极材料创造了强烈的动力，这种材料将LIC的高充电容量与电容器的快速充电和长循环寿命相结合。
Chen和他的团队提出了一种有机材料的组合，可用于电池阴极，其中锂存储在放电电池中。
其他人尝试使用有机材料失败了，因为它们溶解在电池电解质中。
“虽然聚合和用不溶性混合剂复合有机分子等策略可以限制电极溶解，”陈说，“设计本身不溶但仍然允许快速电荷运输和储存的有机材料是困难的。
但麻省理工学院实验室创造的材料仍然稳定，陈说。
他说：“我们报告双-四氨基苯醌及其聚合物类似物聚（双-四氨基苯醌）作为电能存储设备的赝电容有机材料”。它们“在高充放电速率下表现出高电荷存储容量”。
有机材料能够存储310毫安时的电量，这大约是当前锂离子电池阴极容量的两倍。
使用这些材料的电池的充电时间为 33 秒。
他说，依靠丰富的镁或钠离子，而不是不太容易获得的锂，将以较低的成本产生最佳结果。
来源：西塘少主
