近日，天津大学徐云华教授团队与华南理工大学黄飞教授团队等单位合作，成功研发出一种新型有机正极材料，解决了传统有机锂电池“功率低”、“实际应用困难”等主要瓶颈。相关研究成果于北京时间2月19日发表在世界顶级学术期刊《自然》上。目前主流锂电池正极材料采用钴、镍等无机矿物。此类材料面临多重挑战，包括缺乏资源、成本、安全性和灵活性。相比之下，有机电极材料有多种材料可供选择，并且分子设计灵活。它被认为是未来有前途的“绿色电池之星”。然而，这种材料一直难以平衡高容量负载大，导致电池经常“没电”或充电缓慢，严重阻碍其实际应用。为了解决这一问题，研究团队系统地控制了基于新型n型导电高分子材料聚苯并二呋喃二酮的材料中电子和锂离子的“共转移”效率，并成功开发出一种兼具优异电子导电性、快速锂离子传输能力和高储能能力的有机正极材料。利用这种材料，团队制备出了能量密度超过250 Wh/kg的软质有机电池。该值远远超过目前使用的磷酸铁锂电池，表现出优异的温度适应性。它不仅在-70°C至80°C的极端温度下表现良好，而且具有极大的灵活性和安全性，为未来电池树立了平衡高性能与高安全性的新标准。软有机蝙蝠的实验能量密度大于250 Wh/kg的电池已表明，当受到外力弯曲、拉伸或压缩时，电极保持完整，并且电池容量不会降低。团队研发的安时（Ah）级软电池通过了严格的针刺安全测试，在充放电过程中不变形。它们已经过安全性验证，使其成为有机电池从实验室走向实际应用的重要一步。有机软包电池性能图“这项工作打破了电池技术的环境和资源限制，不仅实现了可与市售电池相媲美的高能量密度，而且还兼顾了安全性能和非常宽的温度适应性。”徐云华教授表示，这一成果为“绿色电池”的未来发展奠定了重要的物质基础，其柔性特性也将为新能源存储提供新的动力。针对柔性电子和可穿戴设备等未来领域的解决方案。报道称，该团队正致力于加快该技术的转化和产业化进程，建设软质有机电池生产线并积极探索商业应用的可能性，使我国在下一代电池技术的竞争中占据领先地位。
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