天津大學×華南理工大學發(fā)表最新Nature論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

采用豐富且可回收的有機電極材料的有機電池，為依賴資源有限的礦物來源的無機電極材料的商用鋰離子電池提供了一種可持續(xù)且環(huán)保的替代方案。然而，有機電極材料固有的絕緣性和溶解性問題，嚴重阻礙了有機電池的實際應用。

2 月 18 日，華南理工大學黃飛教授團隊聯(lián)合天津大學許運華教授團隊（天津大學博士研究生李振飛、華南理工大學副教授唐浩然為論文共同第一作者），在國際頂尖學術期刊Nature上發(fā)表了題為：Practical lithium–organic batteries enabled by an n-type conducting polymer 的研究論文。

該研究在新型 n 型導電聚合物材料聚(苯并二呋喃酮)（PBFDO）的基礎上，系統(tǒng)調(diào)控了材料中電子與鋰離子的“協(xié)同傳輸”效率，成功開發(fā)出首款兼具優(yōu)異電子導電性、鋰離子快速傳輸能力和高儲能容量的有機正極材料，進而開發(fā)出了全球首個實用型有機電池。

這項研究旨在解決有機電池走向?qū)嵱玫膬纱蠛诵碾y題——導電性差和易溶解于電解液。

研究團隊在新型 n 型導電聚合物材料聚(苯并二呋喃酮)（PBFDO）的基礎上，開發(fā)出來有機正極材料。

PBFDO 本身具有很高的電導率，無需像傳統(tǒng)電極那樣混合大量（通常占 30% 以上）的導電碳粉，這大大提升了電池的能量密度。此外，PBFDO 不易溶解，從而解決了有機材料在電解液中容易溶解、導致電池性能迅速衰減的問題。PBFDO 電極表現(xiàn)出極高的活性物質(zhì)載量（206 mg cm?2）和面積容量（42 mAh cm?2），這是邁向大容量、實用化有機電池的關鍵指標。

研究團隊進一步制作了首個安時級（2.5 Ah）的實用化有機軟包電池，其電池能量密度高達 255 Wh kg?1，媲美甚至優(yōu)于部分商用鋰離子電池，能夠在 -70°C 到 80°C 的寬溫域范圍內(nèi)高效運行，并展現(xiàn)出出色的柔韌性和安全性等優(yōu)勢，表明了其在極端條件和可穿戴電子產(chǎn)品中的應用具有相當大的潛力。

簡單來說，這項技術造出了一種性能強大、安全、環(huán)保且可能更便宜的有機電池正極材料，為制造下一代高性能有機電池打開了大門，特別是在極端環(huán)境和可穿戴設備領域應用前景廣闊。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10174-7