新加坡研究機(jī)構(gòu)A*STAR的研究人員發(fā)現(xiàn)，將有機(jī)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(jī)構(gòu)--科學(xué)、技術(shù)和研究機(jī)構(gòu)（A*STAR）的研究人員發(fā)現(xiàn)，將有機(jī)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(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種有機(jī)電池正極，與以前的有機(jī)正極材料相比，它具有顯著改善的電化學(xué)性能。至關(guān)重要的是，新材料也很堅(jiān)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(guān)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(jī)分子作為鋰離子電池的有機(jī)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?yàn)樵摲肿娱_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(shù)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(jié)合以防止有機(jī)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(dǎo)性和表面氧官能團(tuán)，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(fù)合材料的有希望的候選者。

納米復(fù)合材料的性能超出預(yù)期。這些材料結(jié)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(fù)合結(jié)構(gòu)，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(dāng)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(jié)合時(shí)，該團(tuán)隊(duì)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(tuán)，其將分子更強(qiáng)地附著到氧化石墨烯上。

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