2026-13-25
天津大學(xué)教授許運(yùn)華團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華南理工大學(xué)教授黃飛團(tuán)隊(duì)等，成功研制出一種新型有機(jī)正極材料，突破了傳統(tǒng)有機(jī)鋰電池“電量低”“難以實(shí)用化”等關(guān)鍵瓶頸。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》。
目前，主流鋰電池正極材料大多使用鈷、鎳等無機(jī)礦物，這類材料面臨資源、成本、安全及柔性不足等多重挑戰(zhàn)。相比之下，有機(jī)電極材料取材廣泛，其分子可靈活設(shè)計(jì)且自身柔韌，被視為極具潛力的“綠色電池新星”。然而，這類材料一直難以兼顧高容量與大負(fù)載，導(dǎo)致制成的電池往往“電量”不足或充電緩慢，嚴(yán)重阻礙其實(shí)用化進(jìn)程。
為解決這一困境，研究團(tuán)隊(duì)在新型n型導(dǎo)電聚合物材料聚苯并二呋喃二酮（PBFDO）基礎(chǔ)上，系統(tǒng)調(diào)控材料中電子與鋰離子的協(xié)同傳輸效率，成功研制出一種兼具優(yōu)異電子導(dǎo)電性、鋰離子快速傳輸能力和高儲(chǔ)能容量的有機(jī)正極材料。
基于這一材料，團(tuán)隊(duì)制備出一款能量密度超過250瓦時(shí)/公斤的有機(jī)軟包電池，這一數(shù)值已超越目前廣泛使用的磷酸鐵鋰電池。同時(shí)，該電池展現(xiàn)出卓越的溫度適應(yīng)能力，不僅能夠在-70℃到80℃的極端溫度下正常工作，還兼具良好的柔韌性與安全性，為未來電池設(shè)定了高性能與高安全兼顧的新標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)驗(yàn)表明，其電極在彎折、拉伸甚至外力擠壓后仍保持完好，且電池容量不減。團(tuán)隊(duì)研制的安時(shí)級(jí)別軟包電池成功通過了嚴(yán)格的針刺安全測(cè)試，在充放電過程中不變形。安全性得到驗(yàn)證，標(biāo)志著有機(jī)電池從實(shí)驗(yàn)室向?qū)嶋H應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步。
“這項(xiàng)工作突破了電池技術(shù)的資源與環(huán)境約束，不僅實(shí)現(xiàn)了可與商用電池媲美的高能量密度，更兼顧了安全性能和極寬的溫度適應(yīng)性。”許運(yùn)華表示，該成果為未來開發(fā)綠色電池奠定了關(guān)鍵材料基礎(chǔ)，其柔性特質(zhì)也為柔性電子、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域提供了全新的儲(chǔ)能解決方案。（通訊員梁紹楠 記者陳彬）
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