這種染料或?qū)⒋呱鷥δ芨鼜?、循環(huán)更穩(wěn)定且低溫性能優(yōu)異的電池技術。

幾個世紀以來被用作染料的靛藍顏料，或?qū)Ⅱ?qū)動未來的電動汽車和儲能系統(tǒng)。加拿大康考迪亞大學的研究人員發(fā)現(xiàn)這種傳統(tǒng)染料不僅能著色布料，更能成為固態(tài)電池的關鍵材料。研究表明，靛藍染料可參與固態(tài)電池的特定化學反應，從而開發(fā)出儲能更強、循環(huán)更穩(wěn)定且冬季低溫環(huán)境下表現(xiàn)卓越的電池。

"我們驚喜地發(fā)現(xiàn)天然分子非但不會干擾電池化學反應，反而能引導其穩(wěn)定進行。靛藍能使電池以極其穩(wěn)定、可預測的方式運行，這對綠色材料在未來能源系統(tǒng)中發(fā)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(tǒng)液態(tài)鋰離子電池不同，固態(tài)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(xù)性、成本優(yōu)勢和設計靈活性，被視為包括有機電池、鋰離子電池及固態(tài)電池在內(nèi)的下一代電池技術的關鍵。但有機材料通常難以與固態(tài)組件有效融合，過度相互作用往往導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

這項突破性研究發(fā)現(xiàn)，通過精確控制靛藍與電解質(zhì)的反應可產(chǎn)生協(xié)同效應：靛藍在存儲釋放鋰離子的同時，能激活固態(tài)電解質(zhì)共同儲能。這種獨特的協(xié)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(yōu)勢：不僅在室溫條件下運行穩(wěn)定，在零下10攝氏度的嚴寒環(huán)境中同樣表現(xiàn)優(yōu)異。

天然分子的應用價值

對于基于有機材料的固態(tài)電池而言，同時實現(xiàn)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(xiàn)了該類型電池迄今最強的性能表現(xiàn)，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(xù)性的電池技術發(fā)展。"

要實現(xiàn)家庭用電的綠色通勤轉型，高性能可持續(xù)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(xiàn)階段目標是將這項前景廣闊的技術推向?qū)嵱没?，通過優(yōu)化電池內(nèi)部反應，在緊湊體積內(nèi)實現(xiàn)更高能量存儲與系統(tǒng)穩(wěn)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(xù)的有機固態(tài)電池邁向商業(yè)化應用。

該研究成果已發(fā)表于《自然·通訊》期刊。

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