提高可充电电池电极性能的天然分子

提高可充电电池电极性能的天然分子

叶绿素、血液和维生素B12都是基于卟啉分子。但卟啉也可以用作电极材料,以加速可充电电池的充电过程。在《应用化学国际版》杂志上,研究人员从盒现在新的材料系统,将高性能超级电容器的储能和一个时代的开始。

目前,应用最广泛的电池技术是锂离子电池。没有其他可充电的电能储存装置具有可比较的应用特性。因此,锂离子电池目前是必不可少的设备,如笔记本电脑,智能手机,或相机,即使改进的性能,如快速充电是可取的。许多改善锂离子电池性能的材料在实验室里是不可持续的选择,因为它们是稀有的、昂贵的、有毒的或对环境有害的。理想情况下,高性能储能材料将以可再生资源为基础。

一个跨学科的研究小组由亥姆霍兹研究所的Maximilian Fichtner教授为首的乌尔姆,组织成立的试剂盒,并从纳米技术工具研究所的Mario Ruben教授,现在提出了一种新的储能材料,可以非常快速和可逆的锂离子包。为此,首次将功能基团加入到有机铜卟啉分子中,在电池充电时产生材料的结构和导电交联。这在实验室测试中极大地稳定了电极的结构,并允许数千次充放电循环。

用这种材料,对130-170毫安小时每克的存储容量(mAh/g)测量在实验室–在3伏–中等电压和充放电次数只有一分钟。目前的实验表明,该存储容量可增加100毫安/克,该存储系统不仅可以操作锂,而且与更丰富的钠。

“卟啉发生性质常常是叶绿素的基本成分,对人类和动物的血液色素(血红蛋白),和维生素B12,”Fichtner解释说。这些材料的技术变体已经在使用中,例如用于激光打印机或汽车漆中的蓝色调色剂。通过将官能团与卟啉结合,科学家们首次成功地利用了它在电化学蓄电系统中的特殊性质。“存储性能是个例外,因为材料电池的存储容量,但作为超级电容器的速度,”Fichtner说。

关于亥姆霍兹研究所乌尔姆(HIU)试剂盒

HIU在2011年1月被建立的试剂盒,亥姆霍兹协会会员,与乌尔姆大学合作。与德国航空航天中心(DLR)和太阳能和氢的研究德国巴登符腾堡州ü中心(ZSW)在巴登符腾堡州,两等知名机构参与HIU相关合作伙伴。约110的科学家在HIU国际团队工作的进一步发展可行的能源存储系统的基础,为固定和移动使用。

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