石墨烯氧化物使电池更清洁、更便宜？

新加坡最大的研究机构--科学、技术和研究机构（A*STAR）的研究人员发现，将有机材料加入锂离子电池可以降低成本并使其更加环保。该团队开发了一种有机电池正极，与以前的有机正极材料相比，它具有显著改善的电化学性能。至关重要的是，新材料也很坚固，在数千次电池充/放电循环中保持稳定。

锂离子电池中的正极是关键部件。此前他们研究了一种称为六氮杂萘（HATN）的缺电子刚性有机分子作为锂离子电池的有机正极材料。然而，其有希望的初始性能在使用过程中迅速下降，因为该分子开始溶解到电池的液体电解质中。

现在，A*STAR生物工程和纳米技术研究所的YugenZhang和他的同事们开发了一种新的正极材料，其中HATN与氧化石墨烯结合以防止有机物质溶解。

在氧化石墨烯中，单原子厚的碳原子片部分被氧原子层覆盖。氧化石墨烯具有优异的电子传导性和表面氧官能团，可与HATN形成氢键相互用途。Zhang解释说，这使得氧化石墨烯成为形成HATN-氧化石墨烯纳米复合材料的有希望的候选者。

纳米复合材料的性能超出预期。这些材料结合形成核-壳纳米棒，其中HATN涂有氧化石墨烯。氧化石墨烯和HATN形成了非常好的复合结构，解决了HATN在电解液中的溶解问题，并使正极具有非常好的循环稳定性，Zhang说。使用这种材料作为其正极的锂离子电池在2000次充电/放电循环后保持其容量的80％。

当他们将石墨烯氧化物与称为六氮杂萘三萘酸（HATNTA）的HATN衍生物结合时，该团队发现了更好的性能。在2,000次充电/放电循环后，由这种材料制成的电池保持其容量的86％。改善的性能可能是由于HATNTA分子上的极性羧酸基团，其将分子更强地附着到氧化石墨烯上。

Zhang说，该团队正在继续开发新材料以改善有机正极的性能。除了研究氧化石墨烯的替代品之外，该团队还致力于使用基于HATN的多孔聚合物作为有机正极材料，这可以增强电池充电和放电过程中的离子流动。