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更好的电池有机自由基聚合物的能量含量

发布时间:2019-02-12 15:13:26 来源:

德克萨斯A&M大学教授Jodie L. Lutkenhaus博士更接近实现她的目标,即创造一种完全由聚合物制成的电池,这种电池具有比传统电池更快的充电和放电潜力。Lutkenhaus是Artie McFerrin化学工程系的副教授,她在Nature Materials的一篇论文中详细介绍了她对这些聚合物的最新发现。

制造无金属,100%聚合物电池的一个主要障碍是找到一种具有电化学活性的聚合物 - 这意味着它必须能够储存和交换电子。Lutkenhaus以及包括博士候选人Shaoyang Wang在内的一组研究人员认为,有机自由基聚合物将起到作用。由于它们的化学结构,有机自由基聚合物非常稳定和具有反应性。它们在基团上具有单个电子,并且该未配对的电子允许在氧化还原反应期间在这些聚合物中快速电荷转移。

根据Lutkenhaus的说法,这类聚合物的主要吸引力在于反应的速度。“这些聚合物非常适合用于电池,因为它们可以比手机或类似设备中的任何普通电池更快地充电和放电。这种快速充电可能会极大地改变当今电动汽车的使用方式。”

有机基团聚合物的氧化还原活性已知有一段时间了。然而,在该研究之前,尚未描述电子和离子通过聚合物传输的确切机制。部分地,这些反应发生的规模和速度使得难以捕获可靠的数据。然而,Lutkenhaus和她的团队能够使用专用设备捕获非常详细的测量结果,这是一种带有耗散监测的电化学石英晶体微量天平(EQCM-D)。

使用EQCM-D实际上非常简单,但它的运行规模非常小。Lutkenhaus解释了实验装置:“当我们对聚合物进行充电和放电时,我们实际上正在对它进行称重,因此我们确切知道它的重量甚至低至纳克级精度。该设备非常灵敏,我们可以测量进出的离子。有机基聚合物。“

EQCM-D分析的结果导致了一些意想不到的结果。在此研究之前,共识是只有阴离子在这个过程中被运输。然而,结果表明锂离子也被运输。此外,离子的行为和传输似乎比聚合物本身更依赖于电解质。

通过对底层工艺的深入理解,Lutkenhaus计划仔细研究电解质聚合物的相互作用。

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