俄羅斯斯科爾科沃理工學(xué)院能源科技中心（Skoltech Center for Energy Science and Technology）、俄羅斯RAS化學(xué)物理問題研究中心（IPCP RAS）以及俄羅斯門捷列夫化工大學(xué)（D.I. Mendeleev University of Chemical Technology）的研究人員設(shè)計(jì)出一種新型聚合物陰極材料，可實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)越的超快金屬離子電池。
近幾十年來，由于人口增長、工業(yè)化以及各種家用電器和電子設(shè)備的不斷發(fā)展，特別是移動(dòng)設(shè)備和電動(dòng)汽車數(shù)量的不斷增加，世界能源消耗量也顯著增加。因此，迫切需要研發(fā)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)和設(shè)備，使其能夠存儲(chǔ)足夠的能量并能夠根據(jù)需要迅速釋放。盡管由無機(jī)層狀氧化物和磷酸鹽制成的鋰離子電池在市場上占主導(dǎo)地位，但由于其是由容量有限的重元素所制成，因而進(jìn)一步提升其性能非常具有挑戰(zhàn)性。
而利用有機(jī)化合物做鋰離子電池的陰極材料就可解決該問題。有機(jī)陰極具有能量密度高、充放電速度快、抗機(jī)械變形能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，此外，有機(jī)陰極還非常環(huán)保，因?yàn)橛袡C(jī)材料只由豐富的自然元素（碳、氫、氮、氧、硫）組成，可從可再生資源中獲得。此外，由于不含重金屬，此類材料可像回收利用食品塑料等普通家庭垃圾一樣被回收再利用。而且，使用有機(jī)陰極就可將電解質(zhì)中昂貴的鋰鹽用更便宜的類似鈉和鉀的物品取代。
在Pavel Troshin教授研究小組進(jìn)行的多個(gè)項(xiàng)目中，研究人員特別關(guān)注的是設(shè)計(jì)新型聚三苯胺類化合物，此化合物是金屬離子電池有機(jī)陰極材料家族中最有前景的一種。
斯科爾科沃理工學(xué)院博士生Filipp Obrezkov表示：“基于聚三苯胺及其類似物的陰極材料在金屬離子電池中表現(xiàn)出相當(dāng)突出的特性，特別是表現(xiàn)出高放電潛力、良好的循環(huán)穩(wěn)定性，并可在高充放電率下運(yùn)行。但是，容量低限制了該類材料的商業(yè)化。因此，我們將重點(diǎn)放在分子設(shè)計(jì)和合成一組新的大分子上，此類分子能夠提供更高的能量密度。而且其中設(shè)計(jì)的一種材料展示了非常好的性能，電池充放電時(shí)電流高達(dá)200C（只需18秒可完全完成充放電）。重要的是，除了用于鋰電池，我們還使用相同的材料合成了鈉離子電池和鉀離子電池。”
因此，研究結(jié)果證實(shí)了有機(jī)化合物做超快金屬離子電池陰極的巨大潛力。今后，該項(xiàng)目可能會(huì)研發(fā)出容量和能量密度更高、電流密度更高的新一代電池材料，這也是目前和未來的便攜式設(shè)備和電動(dòng)汽車市場迫切需要的材料。
