新加坡研究機構 A * STAR的研究人員發現，將有機材料和氧化石墨烯加入鋰離子電池可以降低成本並使其更加環保。該團隊開發了一種有機電池正極，與以前的有機正極材料相比，它具有顯著改善的電化學性能。至關重要的是，新材料也很堅固，在數千次電池充/放電循環中保持穩定。
鋰離子電池中的正極是關鍵部件。此前他們研究了一種稱為六氮雜萘（HATN）的缺電子剛性有機分子作為鋰離子電池的有機正極材料。然而，其有希望的初始性能在使用過程中迅速下降，因為該分子開始溶解到電池的液體電解質中。
現在，A * STAR生物工程和納米技術研究所的Yugen Zhang和他的同事們開發了一種新的正極材料，其中HATN與氧化石墨烯結合以防止有機物質溶解。
在氧化石墨烯中，單原子厚的碳原子片部分被氧原子層覆蓋。“氧化石墨烯具有優異的電子傳導性和表面氧官能團，可與HATN形成氫鍵相互作用。” Zhang解釋說，這使得氧化石墨烯成為形成HATN-氧化石墨烯納米複合材料的有希望的候選者。
納米複合材料的性能超出預期。這些材料結合形成核 - 殼納米棒，其中HATN塗有氧化石墨烯。“氧化石墨烯和HATN形成了非常好的複合結構，解決了HATN在電解液中的溶解問題，並使正極具有非常好的循環穩定性，”Zhang說。使用這種材料作為其正極的鋰離子電池在2000次充電/放電循環後保持其容量的80％。
當他們將石墨烯氧化物與稱為六氮雜萘三萘酸（HATNTA）的HATN衍生物結合時，該團隊發現了更好的性能。在2,000次充電/放電循環後，由這種材料製成的電池保持其容量的86％。改善的性能可能是由於HATNTA分子上的極性羧酸基團，其將分子更強地附著到氧化石墨烯上。
Zhang說，該團隊正在繼續開發新材料以改善有機正極的性能。除了研究氧化石墨烯的替代品之外，該團隊還致力於使用基於HATN的多孔聚合物作為有機正極材料，這可以增強電池充電和放電過程中的離子流動。
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