由东北大学原子与分子材料高级研究组织高级研究员 Hiroyuki Isobe 领导的一个研究小组开发了一种用于全固态锂离子电池的新型负极材料。 一种称为“穿孔石墨烯分子(CNAP)”的材料,一种大环有机分子,分子中心有一个纳米级(纳米是十亿分之一)的孔。它的电容量是现有使用石墨的负极材料的两倍以上。这是世界上首次证明大环有机分子适合作为锂离子电池的电极材料。
CNAP由驱虫剂中常用的分子“萘”制成,我们发现只需将这些分子连接成环状,就可以成为一种大容量的负极材料。 即使反复充放电65次,仍能完全保持大容量。研究小组通过实验发现,分子材料中精心制作的孔隙是CNAP大电容的关键。
锂离子电池负极材料长期以来一直被石墨垄断。最近有研究表明,使用石墨烯和碳纳米管的负极碳材料的电容量可以增加一倍以上,备受关注。然而,由于这些碳材料中混杂了各种结构,难以阐明其增加容量的机制,阻碍了进一步增加容量的实现。