據(jù)外媒報(bào)道，雖然從表面上看，為電動(dòng)汽車(EV)提供動(dòng)力的鋰電池在我們向可持續(xù)交通的轉(zhuǎn)變中扮演著重要的角色，但它們本身也存在環(huán)境問題。利用有機(jī)材料替代稀有金屬的電池被認(rèn)為是解決這一困境的有希望的方法，來自休斯頓大學(xué)的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究展示了如何提高這些環(huán)保設(shè)備的性能。

隨著對(duì)電子設(shè)備和汽車的需求持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)依賴稀有金屬的鋰離子電池的依賴也在增長(zhǎng)。這一困境的前沿和核心是鈷，鈷的開采不僅跟環(huán)境惡化和水源污染有關(guān)，而且還存在著剝削童工等道德問題。此外，這些金屬的使用還使得電池在壽命結(jié)束時(shí)難以回收。

不過現(xiàn)在，大家正在看到一些令人興奮的進(jìn)展，在電池的發(fā)展中擺脫了這些類型的材料，而使用有機(jī)材料。其中包括可以在酸中分解并回收的有機(jī)電池，其更依賴于更便宜、更環(huán)保的鎳，甚至還有IBM生產(chǎn)的一種使用海水中發(fā)現(xiàn)的材料的電池。

新設(shè)備將這種有機(jī)結(jié)構(gòu)跟電池研究的另一個(gè)有前景的分支結(jié)合起來，該分支專注于使用固態(tài)電解質(zhì)。典型的電池在液體電解質(zhì)溶液中在兩個(gè)電極（陰極和陽(yáng)極）之間移動(dòng)電荷，但科學(xué)家們正在研究使用固體電解質(zhì)代替的替代設(shè)計(jì)。這種類型的結(jié)構(gòu)也可以讓電池跟鋰金屬陽(yáng)極一起工作，其可以存儲(chǔ)多達(dá)目前設(shè)備的10倍的能量。

研發(fā)這種新電池的科學(xué)家們已經(jīng)解決了他們所說的有機(jī)固態(tài)鋰電池的一個(gè)關(guān)鍵限制。鈷基陰極為這些電池提供了很高的能量密度，而由有機(jī)材料制成的電池能量密度有限，研究小組發(fā)現(xiàn)這是由陰極內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)造成。

“鈷基陰極通常受到青睞，因?yàn)槠湮⒂^結(jié)構(gòu)自然是理想的，但在有機(jī)基固態(tài)電池中形成理想的微觀結(jié)構(gòu)更具挑戰(zhàn)性，”研究論文作者Jibo Zhang說道。

據(jù)悉，科學(xué)家們使用了一種叫做pyrene-4,5,9,10-tetraone(PTO)的有機(jī)材料做陰極、用乙醇作為溶劑以此來改變其微觀結(jié)構(gòu)。這種處理帶來了一種新的安排，它可以更好地在陰極內(nèi)傳輸離子并將其能量密度提高到302 Wh/kg--對(duì)此團(tuán)隊(duì)表示，這比目前最先進(jìn)的有機(jī)陰極固態(tài)電池要高出83%。

“我們正在開發(fā)一種將被用于固態(tài)電池的低成本、地球豐富、無鈷的有機(jī)陰極材料，其將不再需要礦山中稀有的過渡金屬。這項(xiàng)研究在使用這種更可持續(xù)的替代能源提高電動(dòng)汽車電池能量密度方面向前邁進(jìn)了一步，”Yao說道。