新加坡最大的研究機構--科學、技術和研究機構（A*STAR）的研究人員發(fā)現，將有機材料加入鋰離子電池可以降低成本并使其更加環(huán)保。該團隊開發(fā)了一種有機電池正極，與以前的有機正極材料相比，它具有顯著改善的電化學性能。至關重要的是，新材料也很堅固，在數千次電池充/放電循環(huán)中保持穩(wěn)定。

鋰離子電池中的正極是關鍵部件。此前他們研究了一種稱為六氮雜萘（HATN）的缺電子剛性有機分子作為鋰離子電池的有機正極材料。然而，其有希望的初始性能在使用過程中迅速下降，因為該分子開始溶解到電池的液體電解質中。

現在，A*STAR生物工程和納米技術研究所的YugenZhang和他的同事們開發(fā)了一種新的正極材料，其中HATN與氧化石墨烯結合以防止有機物質溶解。

在氧化石墨烯中，單原子厚的碳原子片部分被氧原子層覆蓋。氧化石墨烯具有優(yōu)異的電子傳導性和表面氧官能團，可與HATN形成氫鍵相互用途。Zhang解釋說，這使得氧化石墨烯成為形成HATN-氧化石墨烯納米復合材料的有希望的候選者。

納米復合材料的性能超出預期。這些材料結合形成核-殼納米棒，其中HATN涂有氧化石墨烯。氧化石墨烯和HATN形成了非常好的復合結構，解決了HATN在電解液中的溶解問題，并使正極具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性，Zhang說。使用這種材料作為其正極的鋰離子電池在2000次充電/放電循環(huán)后保持其容量的80％。

當他們將石墨烯氧化物與稱為六氮雜萘三萘酸（HATNTA）的HATN衍生物結合時，該團隊發(fā)現了更好的性能。在2,000次充電/放電循環(huán)后，由這種材料制成的電池保持其容量的86％。改善的性能可能是由于HATNTA分子上的極性羧酸基團，其將分子更強地附著到氧化石墨烯上。

Zhang說，該團隊正在繼續(xù)開發(fā)新材料以改善有機正極的性能。除了研究氧化石墨烯的替代品之外，該團隊還致力于使用基于HATN的多孔聚合物作為有機正極材料，這可以增強電池充電和放電過程中的離子流動。