研究人员开发新型有机阴极材料 用于新一代储能设备

现代世界越来越依赖储能设备时，实施可持续电池技术变得越来越重要，这种技术对环境更友好，易于处置，只依赖丰富的元素，而且价格便宜。Skoltech研究人员一份新报告描述了一种用于新一代储能设备的有机材料 ，其结构遵循优雅的分子设计原则。该报告最近发表在《ACS能源应用材料》杂志上，并成为该杂志的封面报道。

有机电池是实现这种目的的理想候选者。每质量单位存储大量能量的有机阴极材料可以快速充电，经久耐用，同时容易大规模生产，但仍未得到开发。为了解决这个问题，来自Skoltech的研究人员提出了一种简单的氧化还原活性聚酰亚胺。它是通过加热一种芳香族二酐和偏苯二胺的混合物合成的，这两种试剂都很容易获得。该材料在各种类型的储能装置中显示出有希望的特性，如锂、钠和钾基电池。它具有较高的比容量（高达约140 mAh/g），相对较高的氧化还原电位，以及良好的循环稳定性（高达1000次）和快速充电能力（<1分钟）。

这种新材料的能量和功率输出优于其先前已知的异构体，后者来自于对苯二胺。首先，它有更小的颗粒和更高的表面积，这使得电荷载体更容易扩散。其次，聚合物中相邻的酰亚胺单元的空间排列允许金属离子在能量上更有利地结合，这增加了氧化还原电位。

研究人员提出的是电池聚酰亚胺新分子设计原理，它是使用芳香族分子和间位氨基作为构建块。长期以来，科学家们对这种结构基序的研究很少，而是使用对苯二胺或类似的结构来代替。现在这项研究成果为理解如何在分子水平上设计电池聚酰亚胺提供了很好的提示，它可能会导致具有更好特性的阴极材料。