來自Skoltech能源科學與技術中心，IPCP RAS和D.I.的研究人員門捷列夫化學技術大學設計了一種新型聚合物陰極材料，用於具有卓越特性的超快金屬離子電池。這項工作的結果發表在材料化學雜誌A.

近幾十年來，由於人口增長，工業化以及各種家用電器和電子產品的發展，世界能源消耗量顯著增加，移動設備和電動汽車的數量特別增加。因此迫切需要開發能夠存儲足夠量能量並根據需要快速釋放的電化學能量存儲技術和裝置。儘管基於無機層狀氧化物和磷酸鹽的鋰離子電池在市場上佔據主導地位，但由於它們由限制可實現容量的重元素組成，因此進一步提高其性能具有挑戰性。

通過應用有機化合物作為陰極材料可以解決該問題。有機陰極具有高能量密度，令人印象深刻的充電/放電速率能力和良好的抗強機械變形性等優點。另一個重要的優點是它們的環境友好性，因為有機材料僅由天然豐富的元素（C，H，N，O，S）組成，並且可以從可再生資源獲得。在沒有重金屬的情況下，它們的回收可以與普通家庭廢物相同的方式進行，例如，食品塑料。此外，使用有機陰極可以用更便宜的鈉和鉀類似物代替電解質中昂貴的鋰鹽。

在Pavel Troshin教授的研究團隊的眾多項目中，特別注意新型聚苯胺類化合物的設計，這些化合物是金屬離子電池最有希望的有機陰極材料之一。

“基於聚三苯胺及其類似物的陰極材料在金屬離子電池中表現出相當突出的特性。特別是，它們具有高放電電位，良好的循環穩定性，並且可以在高充電/放電速率下工作。因此，我們致力於分子設計和新一組大分子的合成，這些大分子可能提供更高的能量密度。事實上，其中一種設計材料在充電時表現出優異的性能。以目前最高200C的速度放電（完全充放電僅需18秒，編者註）。重要的是，除鋰外，我們還成功地組裝了基於相同材料的鈉離子和鉀離子電池，“已發表作品的第一作者，Skoltech博士。學生，Filipp Obrezkov。

因此，所獲得的結果證實了使用有機化合物作為超快金屬離子電池的陰極的顯著潛力。該項目的進一步發展可能導致新一代電池材料的開發，在高電流密度下可實現更高的比容量和能量密度，這是滿足當前和未來對便攜式設備和電動車市場的需求所迫切需要的。 

圖文參考：phys.org