新加坡研究機構A*STAR的研究人員發(fā)現(xiàn)，將有機材料和氧化石墨烯加入鋰離子電池可以降低成本并使其更加環(huán)保。

新加坡最大的研究機構--科學、技術和研究機構（A*STAR）的研究人員發(fā)現(xiàn)，將有機材料加入鋰離子電池可以降低成本并使其更加環(huán)保。該團隊開發(fā)了一種有機電池正極，與以前的有機正極材料相比，它具有顯著改善的電化學性能。至關重要的是，新材料也很堅固，在數(shù)千次電池充/放電循環(huán)中保持穩(wěn)定。

鋰離子電池中的正極是關鍵部件。此前他們研究了一種稱為六氮雜萘（HATN）的缺電子剛性有機分子作為鋰離子電池的有機正極材料。然而，其有希望的初始性能在使用過程中迅速下降，因為該分子開始溶解到電池的液體電解質(zhì)中。

現(xiàn)在，A*STAR生物工程和納米技術研究所的YugenZhang和他的同事們開發(fā)了一種新的正極材料，其中HATN與氧化石墨烯結合以防止有機物質(zhì)溶解。

在氧化石墨烯中，單原子厚的碳原子片部分被氧原子層覆蓋。“氧化石墨烯具有優(yōu)異的電子傳導性和表面氧官能團，可與HATN形成氫鍵相互作用。”Zhang解釋說，這使得氧化石墨烯成為形成HATN-氧化石墨烯納米復合材料的有希望的候選者。

納米復合材料的性能超出預期。這些材料結合形成核-殼納米棒，其中HATN涂有氧化石墨烯。“氧化石墨烯和HATN形成了非常好的復合結構，解決了HATN在電解液中的溶解問題，并使正極具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性，”Zhang說。使用這種材料作為其正極的鋰離子電池在2000次充電/放電循環(huán)后保持其容量的80％。

當他們將石墨烯氧化物與稱為六氮雜萘三萘酸（HATNTA）的HATN衍生物結合時，該團隊發(fā)現(xiàn)了更好的性能。在2,000次充電/放電循環(huán)后，由這種材料制成的電池保持其容量的86％。改善的性能可能是由于HATNTA分子上的極性羧酸基團，其將分子更強地附著到氧化石墨烯上。

Zhang說，該團隊正在繼續(xù)開發(fā)新材料以改善有機正極的性能。除了研究氧化石墨烯的替代品之外，該團隊還致力于使用基于HATN的多孔聚合物作為有機正極材料，這可以增強電池充電和放電過程中的離子流動。