源自傳統染料的靛藍顏料有望驅動更安全耐用的固態電池

這種染料或將催生儲能更強、循環更穩定且低溫性能優異的電池技術。

幾個世紀以來被用作染料的靛藍顏料，或將驅動未來的電動汽車和儲能系統。加拿大康考迪亞大學的研究人員發現這種傳統染料不僅能著色布料，更能成為固態電池的關鍵材料。研究表明，靛藍染料可參與固態電池的特定化學反應，從而開發出儲能更強、循環更穩定且冬季低溫環境下表現卓越的電池。

"我們驚喜地發現天然分子非但不會干擾電池化學反應，反而能引導其穩定進行。靛藍能使電池以極其穩定、可預測的方式運行，這對綠色材料在未來能源系統中發揮作用至關重要。"該研究第一作者、化學與材料工程系副教授夏利表示。

突破有機材料局限

與傳統液態鋰離子電池不同，固態電池使用固體材料傳導鋰離子，兼具更高安全性與更強儲能能力。有機材料因其可持續性、成本優勢和設計靈活性，被視為包括有機電池、鋰離子電池及固態電池在內的下一代電池技術的關鍵。但有機材料通常難以與固態組件有效融合，過度相互作用往往導致系統不穩定。

這項突破性研究發現，通過精確控制靛藍與電解質的反應可產生協同效應：靛藍在存儲釋放鋰離子的同時，能激活固態電解質共同儲能。這種獨特的協同作用成為提升電池性能的關鍵，使整體容量超越單一組件的儲能潛力。該組合方案還帶來了另一優勢：不僅在室溫條件下運行穩定，在零下10攝氏度的嚴寒環境中同樣表現優異。

天然分子的應用價值

對于基于有機材料的固態電池而言，同時實現高容量與低溫可靠性是罕見的技術成就。論文第一作者于啟航表示："這項研究展現了該類型電池迄今最強的性能表現，證明靛藍等天然分子有助于解決長期存在的兼容性難題，推動更具普及性和可持續性的電池技術發展。"

要實現家庭用電的綠色通勤轉型，高性能可持續電池至關重要。采用易加工有機材料還能簡化供應鏈、減少價格波動，最終降低電池制造成本。研究團隊現階段目標是將這項前景廣闊的技術推向實用化，通過優化電池內部反應，在緊湊體積內實現更高能量存儲與系統穩定性的平衡。成功提升電池能量密度將成為最后一道關卡，推動這種高度可持續的有機固態電池邁向商業化應用。

該研究成果已發表于《自然·通訊》期刊。

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