在電池技術(shù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)鋰電池正極材料多采用鈷、鎳等無機(jī)礦物，然而這類材料正面臨資源稀缺、成本高昂、安全性欠佳以及柔性不足等諸多挑戰(zhàn)。與之形成鮮明對(duì)比的是，有機(jī)電極材料憑借取材廣泛、分子可靈活設(shè)計(jì)以及自身柔韌等優(yōu)勢(shì)，被視作極具潛力的“綠色電池新星”。不過，此前有機(jī)電極材料一直難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高容量與大負(fù)載，導(dǎo)致制成的電池存在電量不足或充電緩慢的問題，嚴(yán)重制約了其實(shí)用化進(jìn)程。

為攻克這一難題，天津大學(xué)許運(yùn)華教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華南理工大學(xué)黃飛教授團(tuán)隊(duì)等單位展開深入研究。研究團(tuán)隊(duì)以新型n型導(dǎo)電聚合物材料聚（苯并二呋喃二酮）（PBFDO）為基礎(chǔ)，通過系統(tǒng)調(diào)控材料中電子與鋰離子的“協(xié)同傳輸”效率，成功研制出一種新型有機(jī)正極材料。這種材料兼具優(yōu)異的電子導(dǎo)電性、鋰離子快速傳輸能力以及高儲(chǔ)能容量，有效解決了傳統(tǒng)有機(jī)電極材料的關(guān)鍵問題。

基于這一新型有機(jī)正極材料，研究團(tuán)隊(duì)制備出一款能量密度超過250瓦時(shí)/公斤的有機(jī)軟包電池。這一能量密度數(shù)值超越了目前廣泛應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池。不僅如此，該電池還展現(xiàn)出卓越的溫度適應(yīng)能力，能夠在 -70℃到 80℃的極端溫度環(huán)境下正常工作。同時(shí)，它還具備良好的柔韌性與安全性，為未來電池設(shè)定了高性能與高安全兼顧的新標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該電池的電極在經(jīng)歷彎折、拉伸甚至外力擠壓后，依然能夠保持完好，且電池容量沒有絲毫減少。團(tuán)隊(duì)研制的安時(shí)（Ah）級(jí)別軟包電池成功通過了嚴(yán)格的針刺安全測(cè)試，在充放電過程中不變形，充分驗(yàn)證了其安全性。這標(biāo)志著有機(jī)電池從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用邁出了關(guān)鍵且堅(jiān)實(shí)的一步。

許運(yùn)華教授表示，這項(xiàng)研究成果突破了電池技術(shù)在資源與環(huán)境方面的約束，不僅實(shí)現(xiàn)了與商用電池相媲美的高能量密度，還同步兼顧了安全性能和極寬的溫度適應(yīng)性。該成果為未來開發(fā)“綠色電池”奠定了關(guān)鍵的材料基礎(chǔ)，其柔性特質(zhì)也為未來柔性電子、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域提供了全新的儲(chǔ)能解決方案。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正加快推進(jìn)該技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，致力于建設(shè)有機(jī)軟包電池生產(chǎn)線，積極探索其商業(yè)化應(yīng)用前景，力求助力我國在下一代電池技術(shù)競爭中占據(jù)有利地位。