2026-12-21
天津大學教授許運華團隊聯合華南理工大學教授黃飛團隊等，成功研制出一種新型有機正極材料，突破了傳統有機鋰電池“電量低”“難以實用化”等關鍵瓶頸。近日，相關研究成果發表于《自然》。
目前，主流鋰電池正極材料大多使用鈷、鎳等無機礦物，這類材料面臨資源、成本、安全及柔性不足等多重挑戰。相比之下，有機電極材料取材廣泛，其分子可靈活設計且自身柔韌，被視為極具潛力的“綠色電池新星”。然而，這類材料一直難以兼顧高容量與大負載，導致制成的電池往往“電量”不足或充電緩慢，嚴重阻礙其實用化進程。
為解決這一困境，研究團隊在新型n型導電聚合物材料聚苯并二呋喃二酮（PBFDO）基礎上，系統調控材料中電子與鋰離子的協同傳輸效率，成功研制出一種兼具優異電子導電性、鋰離子快速傳輸能力和高儲能容量的有機正極材料。
基于這一材料，團隊制備出一款能量密度超過250瓦時/公斤的有機軟包電池，這一數值已超越目前廣泛使用的磷酸鐵鋰電池。同時，該電池展現出卓越的溫度適應能力，不僅能夠在-70℃到80℃的極端溫度下正常工作，還兼具良好的柔韌性與安全性，為未來電池設定了高性能與高安全兼顧的新標準。
實驗表明，其電極在彎折、拉伸甚至外力擠壓后仍保持完好，且電池容量不減。團隊研制的安時級別軟包電池成功通過了嚴格的針刺安全測試，在充放電過程中不變形。安全性得到驗證，標志著有機電池從實驗室向實際應用邁出了關鍵一步。
“這項工作突破了電池技術的資源與環境約束，不僅實現了可與商用電池媲美的高能量密度，更兼顧了安全性能和極寬的溫度適應性。”許運華表示，該成果為未來開發綠色電池奠定了關鍵材料基礎，其柔性特質也為柔性電子、可穿戴設備等領域提供了全新的儲能解決方案。（通訊員梁紹楠 記者陳彬）
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