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用萘能開發出鋰電池負極材料 電容量比石墨電極高兩倍

發布時間:2016-06-10 點擊數:3778

科技日報東京526日電 (記者陳超)日本東北大學和東京大學的一個聯合研究小組首次用家用防蟲劑原料——大環狀有機分子萘,開發出一種全固體鋰離子電池的負電極材料。用這種新材料(CNAP)制成的負極電容量比石墨電極高兩倍,且經過65次沖放電后仍能保持原來的大容量狀態。

可充電鋰離子電池已成為生活中不可缺少的儲能技術,手機、筆記本電腦、電動汽車等都離不開鋰離子電池。目前,在各種充電電池中,鋰離子電池能夠提供的電容量最大。由于市場需求巨大,各國研究者爭相開發鋰離子電池的基礎材料,而負電極材料尤其受到重視。

石墨以其重量輕、容量大的特點,成為負電極材料的首選。最近,以石墨烯和碳納米管為代表的納米碳新材料的出現,使負電極碳素材料的電容量擴容了2倍至3倍。但納米碳是各種結構體的混合物,科學家目前還沒弄清其實現大容量化的原理,這成為制約納米碳負電極發展的障礙。

聯合研究小組開發出的CNAP,是通過在分子中央部分開納米級小孔,使大環狀有機分子成為鋰離子電池的大容量電極材料。目前尚沒有使用大環狀有機分子作為鋰離子電池負極的先例。研究小組還發現,制作大容量鋰電池的秘密在于分子材料內加工的細孔,根據這一發現,研究人員使原本用來作防蟲劑的萘經化學處理后轉換為大容量電池材料。

該研究成果是日本“元素戰略”的一環,得到了很高評價。研究小組今后將對各種碳材料的原子、分子進行精密設計,以開發出更好的材料。該研究成果刊載在國際學術雜志《小》(《Small》)上。

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