我们的现代可充电电池,如锂离子电池,绝不是可持续的。一种替代方案是使用氧化还原有机电极材料(OEMs)的有机电池,这种材料可以用天然的“绿色”材料合成。在杂志上《应用化学》在美国,一个中国团队现在推出了一个新的OEM,用于生产水性有机大容量电池,这种电池可以轻松廉价地回收。
商用电池中传统无机电极材料涉及到一系列问题:资源有限、有毒元素、环境问题、部分不可接受的开采条件、产能有限、回收困难、成本高。基于这些电极的可持续电池无法大规模开发,尽管它们是能量转换所必需的。
oem厂商生产的有机电池在通往实际应用的漫长道路上仍处于起步阶段。华中科技大学的王成良领导的研究小组在这个方向上迈出了重要的一步。其目标是将oem用于水性电解质电池。与传统的锂离子电池中的有机电解质相比,这些电池更“环保”、更可持续,而且更便宜。
该团队选择使用偶氮苯,这种材料可以廉价地大规模生产,不溶于水,但在有机溶剂中极易溶解。虽然大多数其他官能团只能转移一个电子,但这种分子中的偶氮基团(-N=N-)能够可逆地转移两个电子,这有助于高容量。综合分析表明,在放电过程中,偶氮苯在吸收两个电子后,通过两个质子(H+)。采用偶氮苯oem和锌对电极的不同尺寸的硬币电池和层压袋电池的原型容量达到了安培小时的规模,并保持了200多次充放电循环。
与聚合物oem相比,小的偶氮苯分子可以通过使用商业有机溶剂的简单提取而廉价地回收。电极材料在充电和放电状态下都是空气稳定的,并且在每种充电状态下的回收率都超过90%。回收后的产品可以直接作为oem再使用,不损失产能。
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