中國科學家在下一代電池技術的競爭賽道上，又邁出了關鍵一步。
天津大學許運華教授團隊聯合華南理工大學黃飛教授團隊，近日在國際頂級期刊《自然》上發表研究成果，成功研製出一種新型有機正極材料，突破了傳統有機鋰電池長期面臨的”容量低、實用化難”雙重瓶頸。
當前主流鋰離子電池，正極材料大多依賴鈷、鎳等無機礦物，這類材料面臨多重挑戰：原材料來源集中、開採對環境破壞嚴重、價格波動劇烈，加之剛性材質不適合柔性應用場景。有機電極材料理論上可以突破上述局限，其分子結構可靈活設計，原材料來源廣泛，且天然具備柔韌性，但長期以來無法同時兼顧高容量與大載量，成為其走出實驗室的最大障礙。
團隊的突破口在於一種新型n型導電聚合物材料：聚（苯並二呋喃二酮）（PBFDO）。他們通過系統調控材料中電子與鋰離子的”協同傳輸”效率，成功實現了在同一材料中兼備優異電子導電性、鋰離子快速傳輸能力和高儲能容量三者的統一，突破了此前被認為難以同時達到的性能上限。
基於這一材料製備的有機軟包電池，能量密度超過250瓦時/公斤，已超越目前廣泛使用的磷酸鐵鋰電池的典型能量密度。更令人印象深刻的是其溫度適應範圍：從零下70攝氏度到零上80攝氏度均可正常工作，覆蓋了從極地作業到高溫工業環境的幾乎全部實際場景。
柔性與安全性測試同樣令人滿意。電極材料在經歷彎折、拉伸和外力擠壓後，容量損失可忽略不計。更關鍵的是，研究團隊完成的安時級軟包電池通過了嚴格的針刺安全測試——這一測試被業界視為電池安全性的終極考驗之一，在充放電過程中刺穿電池，系統不發生熱失控或起火，標誌着有機軟包電池走向實用化的關鍵一步。
這一成果不僅在技術層面具有突破性，在資源和產業戰略層面同樣意義重大。中國在鈷、鎳等電池關鍵礦物上長期高度依賴進口，發展以有機材料為核心的”無礦物依賴”電池體系，具有清晰的戰略價值。團隊目前正在推進成果轉化，致力於建設有機軟包電池生產線。
從實驗室到產線的路還很長，但這一結果告訴我們：綠色電池的材料基礎，已經不再是一個理論問題。
