研究：乙醇可提高固态锂电池能量密度 助力电动汽车更环保

财联社（上海，编辑 黄君芝）讯，虽然从表面上看，为电动汽车提供动力的锂电池在我们向可持续交通的转变中扮演着重要的角色，但它们本身也存在环境问题。利用有机材料替代稀有金属的电池，被认为是解决这一困境的良方，休斯顿大学的科学家们领导的一项新研究展示了如何提高这些环保设备的性能。

随着对电子设备和汽车的需求持续增长，对依赖稀有金属的锂离子电池的依赖也在增长。这一困境的前沿和核心是钴，钴的开采不仅与环境恶化和水源污染有关，而且还受到剥削童工等道德问题的困扰。这些金属的使用也使得电池寿命结束时难以回收。

然而，我们正在看到一些令人兴奋的进展，在电池的发展中摆脱了这些类型的材料，而使用有机材料。其中包括可以在酸中分解并回收的有机电池，依赖于更便宜、更环保的镍，甚至还有IBM生产的一种电池使用了海水中发现的材料。

据悉，休斯顿大学此次研究的新设备将这种有机结构与电池研究的另一个有前景的分支结合起来，该分支专注于使用固态电解质。

具体而言，典型的电池在液体电解质溶液中在两个电极（阴极和阳极）之间移动电荷，但科学家们正在研究使用固体电解质的替代设计。这种类型的结构也可以让电池与锂金属阳极一起工作，它可以存储10倍于目前设备的能量。

研发这种新电池的科学家们已经解决了他们所说的有机固态锂电池的一个关键限制。钴基阴极为这些电池提供了很高的能量密度，而由有机材料制成的电池能量密度有限，研究小组发现这是因为阴极内部的微观结构。

“钴基阴极通常受到青睐，因为其微观结构自然是理想的，但在有机基固态电池中形成理想的微观结构更具挑战性，”研究作者Jibo Zhang说。

科学家们用一种叫做pyrene-4,5,9,10-tetraone（PTO）的有机材料做阴极，用乙醇作为溶剂来改变其微观结构。这种处理产生了一种新的情况，可以更好地在阴极内传输离子，并将其能量密度提高到302 Wh/kg，该团队表示，这比目前最先进的有机阴极固态电池高出83%。

“我们正在开发一种低成本、地球丰富、无钴的有机阴极材料，用于固态电池，将不再需要矿山中稀有的过渡金属，”研究人员表示，“这项研究在使用这种更可持续的替代能源提高电动汽车电池能量密度方面向前迈进了一步。”

（王治强 HF013）