在一项开创性的研究中，UNIST 能源与化学工程学院的 Won-Jin Kwak 教授与汉阳大学的研究人员合作，开创了一种显着提高有机电极电池性能和寿命的方法。这些发现有望加速环保电池的商业化，并为该领域的进一步发展铺平道路。
有机电极长期以来因其成本效益和天然丰富性而被认可，使其成为传统锂离子电池材料的有前途的替代品。然而，这些活性材料在电解质中的溶解提出了重大挑战，限制了它们在电池中的实际应用。为了解决这个问题，研究团队引入稀释电解质作为非溶剂化电解质，有效缓解高浓度电解质(HCE)的物理限制并抑制有机电极的溶解。
该研究重点关注苝-3,4,9,10-四甲酸二酐(PTCDA)，一种著名的有机电极材料，并证明使用稀释电解质时容量保持率和倍率性能显着改善。经过 1000 多次循环，基于 PTCDA 的电池在 1000 mA g−1 下实现了令人印象深刻的 91% 容量保持率。通过电化学和光谱测量以及分子动力学模拟的结合，该团队成功抑制了活性材料的溶解并减轻了有害的穿梭效应，从而防止了容量损失。
这项研究提出了一种实现高度可逆有机电极锂离子电池的有前途的策略，为开发更高效和可持续的能源存储解决方案开辟了新的可能性。通过利用非溶剂化电解质，该团队克服了与有机电极材料相关的限制，并展示了延长这些环保电池寿命的途径。
Kwak教授强调了这一突破的意义，他说：“非溶剂化电解质的开发提供了一种有效的方法来抑制有机电极材料的洗脱，而不影响容量或输出。这项研究代表了有机电极电池实际应用的重要一步。”
研究团队通过计算方法和实验验证进一步验证了他们的发现，证实使用开发的电解质可以有效抑制洗脱。在超过 1,000 次充放电实验中，电池容量保留了超过 80%，这与传统电解液在仅 20 次充放电循环后容量不足 50% 形成鲜明对比。
使用非溶剂化电解质的有机电极二次电池在克服资源枯竭和材料价格上涨方面具有巨大的潜力。随着研究人员继续解决与这些电池相关的挑战，这项研究为该领域未来的突破和进步奠定了基础。
该研究成果已于2024年1月19日发表在《 Advanced Energy Materials》 上。该研究得到了韩国国家研究基金会(NRF)和科学与信息通信技术部(MSIT)的支持。
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