蓋世汽車訊 據外媒報道，圣彼得堡大學（St Petersburg University）開發了一種新型電池，其充電速度比鋰離子電池快十倍。此外，就潛在的火災隱患而言，這種電池更加安全，對環境的影響也較小。

（圖片來源：phys.org）

在日常生活中，鋰離子電池廣泛應用于便攜式電子設備和電動汽車等領域。然而，這種電池也存在若干問題，比如可能發生火災，以及在低溫環境下出現性能損耗，另外，報廢電池可能造成環境污染。

化學家們一直在探討，將具有氧化還原活性的含硝酰基聚合物作為電化學儲能材料。由于快速的氧化還原動力學過程，這些聚合物的能量密度高，充放電速度快。實施這類技術的挑戰在于電導率不足，即使加入高導電性添加劑（如碳），也會阻礙電荷收集。

為了解決這一問題，圣彼得堡大學的研究人員合成了一種基于鎳-薩倫配合物(NiSalen)的聚合物。這種金屬聚合物的分子起到了分子導線的作用，而能量密集型硝酰基側基附著在其上。該材料的分子結構使其能夠在較寬的溫度范圍內實現高電容性能。該校電化學系教授Oleg Levin表示：“2016年我們提出這一材料概念，并著手開發基于有機金屬聚合物的鋰離子電池電極材料。在探討這類化合物的電荷傳輸機制時，我們發現有兩個關鍵發展方向。首先，這些化合物可以作為保護層覆蓋電池的主導體電纜，取代以前鋰離子電池使用的相關材料。其次，它們可以用作電化學儲能材料的活性成分。”

研究人員花了三年多時間來開發這種聚合物。第一年，科學家們測試了這種新材料概念：他們將單個構成部分結合起來，以模擬導電骨架和具有氧化還原活性的含硝酰基側基。必須確保該結構的所有部分協同工作并相互加強。下一步是化合物的化學合成。這是該項目中最具挑戰性的部分，因為有些成分非常敏感，極易導致樣品退化。

在所獲得的幾種聚合物樣品中，只有一種足夠穩定和有效。新化合物的主鏈由鎳與薩倫配體的配合物構成。能夠快速氧化和還原(充電和放電)的穩定自由基，通過共價鍵連接到主鏈上。Oleg Levin表示：“實驗表明，使用我們的聚合物來制造電池，可使其在幾秒內完成充電，比傳統鋰離子電池約快10倍。但是，這種電池的容量目前比鋰離子電池低30-40%。我們正在努力改進這一指標，同時保持充放電速率。”

新電池的正極已經制作完成，可用于化學電流源。至于負極，可以選擇現有類型，不一定需要重新開發。新組合系統可能在某些領域很快取代鋰離子電池。

研究人員表示：“新電池能夠低溫運行，非常有利于快速充電。與目前使用的鈷基電池相比，這種電池更加安全，能夠有效避免火災風險。同時，其中可能對環境造成危害的金屬含量要少得多。我們的聚合物中含有少量鎳，但與鋰離子電池相比，鎳含量要少得多。”

返回第一電動網首頁 >