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                新型鋰電池采用有機材料替代稀有金屬

                發(fā)布時(shí)間:2024-1-24來(lái)源:青島市科技局點(diǎn)擊:返回列表

                       科技日報訊 (記者張佳欣)美國麻省理工學(xué)院研究人員設計了一種電池材料,以一種更可持續的方式為電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力。新的鋰離子電池陰極基于有機材料,而不是基于鈷或鎳。相關(guān)研究論文1月18日發(fā)表在美國化學(xué)會(huì )《ACS中央科學(xué)》雜志上。

                 
                  大多數電動(dòng)汽車(chē)都是由鋰離子電池供電的,其陰極含有鈷。鈷是一種提供高穩定性和能量密度的金屬。作為一種稀有金屬,其價(jià)格波動(dòng)很大。鈷的開(kāi)采一般都伴隨著(zhù)危險的工作條件,同時(shí)會(huì )產(chǎn)生有毒廢物。
                 
                  麻省理工學(xué)院研究人員最新開(kāi)發(fā)了一種有機材料,這種材料由多層雙四氨基苯醌(TAQ)組成。TAQ是一種含有三個(gè)稠合六角環(huán)的有機小分子,而材料的這些層可向各個(gè)方向延伸,形成一種類(lèi)似于石墨的結構?;瘜W(xué)基團苯醌是電子儲存庫,胺可幫助材料形成強氫鍵。這些氫鍵使材料高度穩定且非常難溶,其不溶性防止了新材料像某些有機電池材料那樣溶解到電解液中,從而可延長(cháng)電池壽命。
                 
                  研究表明,這種材料的生產(chǎn)成本比含鈷的電池低得多,并且能以與鈷電池相似的速率導電。新電池還具有與鈷電池相當的存儲容量,充電速度更快。
                 
                  為穩定有機材料并提高其附著(zhù)在由銅或鋁制成的電池集電器上的能力,研究人員添加了纖維素和橡膠等填充材料。這些填充物占整個(gè)正極復合材料的近十分之一。其不會(huì )顯著(zhù)降低電池的存儲容量,還可防止鋰離子在電池充電時(shí)流入陰極,從而延長(cháng)了電池陰極壽命。
                 
                  另外,制造這種類(lèi)型的陰極所需的主要材料是苯二酚前體和胺前體,它們已實(shí)現商業(yè)化生產(chǎn)。因此,組裝這些有機電池的材料成本可能是鈷電池的一半或更少。

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