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用萘能开发锂电池材料 电容比石墨电极高两倍

2016-05-27 09:33
老猫
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  日本东北大学和东京大学的一个联合研究小组首次用家用防虫剂原料——大环状有机分子萘,开发出一种全固体锂离子电池的负电极材料。用这种新材料(CNAP)制成的负极电容量比石墨电极高两倍,且经过65次冲放电后仍能保持原来的大容量状态。

  可充电锂离子电池已成为生活中不可缺少的储能技术,手机、笔记本电脑、电动汽车等都离不开锂离子电池。目前,在各种充电电池中,锂离子电池能够提供的电容量最大。由于市场需求巨大,各国研究者争相开发锂离子电池的基础材料,而负电极材料尤其受到重视。

  石墨以其重量轻、容量大的特点,成为负电极材料的首选。最近,以石墨烯和碳纳米管为代表的纳米碳新材料的出现,使负电极碳素材料的电容量扩容了2倍至3倍。但纳米碳是各种结构体的混合物,科学家目前还没弄清其实现大容量化的原理,这成为制约纳米碳负电极发展的障碍。

  联合研究小组开发出的CNAP,是通过在分子中央部分开纳米级小孔,使大环状有机分子成为锂离子电池的大容量电极材料。目前尚没有使用大环状有机分子作为锂离子电池负极的先例。研究小组还发现,制作大容量锂电池的秘密在于分子材料内加工的细孔,根据这一发现,研究人员使原本用来作防虫剂的萘经化学处理后转换为大容量电池材料。

  该研究成果是日本“元素战略”的一环,得到了很高评价。研究小组今后将对各种碳材料的原子、分子进行精密设计,以开发出更好的材料。该研究成果刊载在国际学术杂志《小》(《Small》)上。

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