东北大学
这项工作的概念性图解说明了在高电压下具有多电子氧化还原反应的克罗尼酸
0 V
学分:高级科学(2022)
多伊:10
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202200187 东北大学和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的一个联合研究小组在使用有机小分子——藏红花酸的高压无金属锂离子电池方面取得了重大进展
这一突破使我们离实现无金属、高能量、廉价的锂离子电池更近了一步
与依赖钴和锂等稀土材料的传统锂离子电池不同，有机电池利用天然丰富的元素，如碳、氢、氮和氧
此外，有机电池比传统的锂离子电池具有更大的理论容量，因为有机材料的使用使其重量更轻
然而，迄今为止报道的大多数有机电池的工作电压相对较低(1-3V)
提高有机电池的电压将导致更高能量密度的电池
东北大学先进材料多学科研究所的化学教授Itaru Honma，东北大学化学助理教授平冈拓晃·小林和加州大学洛杉矶分校的研究生游斗·胜山发现，当用作锂离子电池阴极材料时，croconic acid可以保持大约4 V的强工作电压
克罗酮酸有五个碳原子以五边形相互结合，每个碳原子都与氧结合
它还具有638的高理论容量
6 mAh/g，远高于传统的锂离子电池正极材料(LiCoO2 ~ 140 mAh/g)
小林说:“我们通过理论计算和电化学实验，研究了在3 V以上的高压范围内，藏红花酸的电化学行为。”
“我们发现，藏红花酸以大约4 V的电压储存锂离子，理论能量密度高达1949 Wh/kg，比大多数无机和有机锂离子电池都要大
" 虽然在这项研究中没有达到理论容量，但研究人员乐观地认为，这可以通过开发高电压下的稳定电解质和对croconic acid的化学修饰来增强
由于大多数电解质不能承受如此高的工作电压，开发新的电解质至关重要
此外，有机小分子的结构，包括croconic酸，可以很容易地修改
适当的结构修饰可以稳定分子，导致更大的容量和可逆性
这项研究发表在《先进科学》杂志上
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