据国外媒体报道，下一代电池中的锂离子可能会被更丰富、更环保的碱金属或多价离子所取代。然而，主要的挑战是开发稳定的电极，将高能量密度与快速充电和放电速率相结合。最近，中国和美国的科学家开发了一种由有机聚合物制成的高性能电极，可用于低成本、环保和耐用的钠离子电池。
(图片来源:Wiley)目前，锂离子电池是可用于便携式设备、储能系统和电动汽车的最先进技术。而且，锂离子电池技术今年获得了诺贝尔奖。然而，下一代电池有望使用更便宜、更安全、更环保的材料来实现更高的能量密度和容量。目前，最发达的电池类型基本上使用与锂电池相同的充电和放电技术，但锂离子通常被廉价的金属离子如钠、镁和铝取代。然而，这种替代也需要对电极材料进行重大调整。有机化合物是良好的电极材料。首先，它们不含有害和昂贵的重金属；其次，它可以用于不同的目的。但缺点是能溶解在液体电解质中，导致电极不稳定。马里兰大学的Chung Wang和他的团队与国际科学团队合作，开发了一种有机聚合物，可以成为高容量、快速放电和不溶性的电池阴极材料。根据这项研究，在钠离子电池中，这种聚合物在容量转移和保持方面优于目前的聚合物和无机阴极，而在多价镁离子和铝离子电池中，这种性能并没有远远落后。科学家发现六氮杂三萘(HATN)是一种非常合适的阴极材料，并在锂电池和超级电容器中测试了这种化合物，证明它可以成为一种高能量密度的阴极，可以快速插入锂离子。然而，像大多数有机材料一样，HATN可以溶解在电解质中，导致在充电/放电循环期间阴极不稳定。科学家解释说，现在的关键是通过连接单个分子来稳定材料的结构。结果，获得了一种称为聚合HATN或PHATN的有机聚合物，它可以为钠、铝和镁离子提供快速反应能力和高容量。组装电池后，科学家使用高浓度电解质测试PHATN阴极，发现非锂离子具有优异的电化学性能。钠电池可以在高达3.5V的高电压下工作，即使在50000次循环后，其容量仍然可以保持在100毫安/克以上。研究人员认为，这种聚合的对重氮苯阴极(对重氮苯是一种基于HATN的有机物，HATN是一种富含氮的芳香烃，含有水果味)可以实现环保、高能量密度、快速充放电、超稳定的下一代可充电电池。
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