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財聯(lián)社上海11月9日訊（編輯 黃君芝）據(jù)報道，英國倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）的研究人員設(shè)計了聚合物電極材料，為鋰離子電池提供更好穩(wěn)定性，并解決了有機(jī)電極的瓶頸，例如隨著時間的推移容量損失、離子傳輸緩慢等。
目前，鋰離子電池應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，基于過渡金屬化合物的無機(jī)電極材料，在成本控制、能量密度提升和環(huán)境友好度等方面存在著一系列挑戰(zhàn)。相比于無機(jī)電極材料，有機(jī)電極材料具有許多優(yōu)點。
然而，有機(jī)電極材料的實際應(yīng)用也存在著許多實際困難，其中最突出的問題是活性分子容易溶解在有機(jī)電解液中。活性分子的“流失”會導(dǎo)致實測比容量低于理論值、循環(huán)穩(wěn)定性差等一系列問題。
研究人員指出，他們最新研發(fā)的電極材料以氧化還原活性有機(jī)分子為特征，能夠釋放和儲存能量。聚合物顆粒溶解后與碳添加劑混合制成電池電極。
這項研究成果已于近期發(fā)表在了《美國化學(xué)學(xué)會》（ACS）上。經(jīng)測試，在超過1000次的充放電循環(huán)中，新型電池電極表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能，沒有任何明顯的容量衰減。
研究人員Anqi Wang說，“我們開發(fā)了一種新型聚合物電極材料，它結(jié)合了溶液加工性、氧化還原活性和亞納米孔隙。我們的分子設(shè)計方法是有機(jī)電極材料和多孔聚合物的協(xié)同結(jié)合，這是近幾十年來發(fā)展起來的。”
具體而言，聚合物電極材料具有內(nèi)在的亞納米孔隙，使鋰離子在電池運行過程中能夠快速傳輸。研究人員說，這些亞納米孔的產(chǎn)生是它們獨特的大分子鏈結(jié)構(gòu)的直接結(jié)果。
此外，這些聚合物的另一個獨特特性是它們的溶液可加工性，這意味著它們可以溶解到有機(jī)溶劑中，然后加工成任何形式和形狀，作為復(fù)合材料或單獨的材料。這為它們作為電池電極的使用增加了更大的通用性和簡便性。
研究人員Rui Tan表示，“該溶液處理技術(shù)適合與已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)的現(xiàn)有電池電極制造工藝集成。”
此外，研究人員還指出，新方法還顯著改善了聚合物和碳添加劑（包括碳納米管）之間的混合和接觸。研究人員說，這種對界面的控制可以促進(jìn)電極內(nèi)的均勻電流分布，這是在傳統(tǒng)電極材料中難以實現(xiàn)的。
