記者15日從南開大學獲悉，中國科學院院士、南開大學化學學院教授陳軍團隊近期設計合成了一種具有超高容量的鋰離子電池有機正極材料——環(huán)己六酮，該材料包含地球豐富的碳、氫、氧元素，且此類有機正極材料展現(xiàn)了鋰離子電池目前所報道的最高容量值，刷新了鋰離子電池有機正極材料容量的世界紀錄。相關成果發(fā)表于《德國應用化學》。南開大學為唯一單位，第一作者為博士生盧勇，通訊作者為陳軍。

高容量、可再生、綠色環(huán)保、低成本的鋰電池正極材料已成為當前的研究熱點。含有碳、氫、氧等元素的有機電極材料因其結構可設計性、對環(huán)境友好等優(yōu)點被認為是非常具有可持續(xù)發(fā)展前景的下一代鋰離子電池正極材料。

然而，該類材料仍面臨著實際容量不高、易溶于有機電解液等問題，導致其能量密度較低、容量衰減比較嚴重。因此，如何克服這兩大難題，設計合成具有超高容量的有機正極材料、解決其在電解液中的溶解問題具有重要意義。

據(jù)介紹，該團隊進一步優(yōu)化新型電解液并研究了環(huán)己六酮在鋰離子電池中的電化學性能，結果表明環(huán)己六酮的放電比容量可達902mAhg-1，為目前已知的有機電極材料容量最高值。此外，由于環(huán)己六酮在高極性的離子液體中的溶解度較低，使得其在離子液體基的電解液中具有較好的循環(huán)性能，組裝的電池體現(xiàn)高容量和長循環(huán)壽命等特征。美國工程院院士、康乃爾大學Archer教授認為，這一開創(chuàng)性成果把該領域工作高度推向了頂峰。

這項工作為高容量有機電極材料的設計、制備以及電池應用提供了一種新的思路。以環(huán)己六酮為正極的鋰離子電池能夠實現(xiàn)電池容量更高、壽命更長等優(yōu)勢，為將來電動汽車、儲能電網等領域的應用提供支撐。