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

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

對此，研究團隊在新型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能容量的有機正極材料。基于此材料，團隊制備出一款能量密度超過250瓦時/公斤的有機軟包電池。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，團隊研制的安時級別軟包電池成功通過了嚴(yán)格的針刺安全測試，在充放電過程中不變形，安全性得到驗證，標(biāo)志著有機電池從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步。

“這項工作突破了電池技術(shù)的資源與環(huán)境約束，不僅實現(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。”許運華表示，該成果為未來開發(fā)“綠色電池”奠定了關(guān)鍵材料基礎(chǔ)，其柔性特質(zhì)也為未來柔性電子、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域提供了全新的儲能解決方案。