據外媒報道，雖然從表面上看，為電動汽車(EV)提供動力的鋰電池在我們向可持續交通的轉變中扮演着重要的角色，但它們本身也存在環境問題。利用有機材料替代稀有金屬的電池被認為是解決這一困境的有希望的方法，來自休斯頓大學的科學家們領導的一項新研究展示了如何提高這些環保設備的性能。
隨着對電子設備和汽車的需求持續增長，對依賴稀有金屬的鋰離子電池的依賴也在增長。這一困境的前沿和核心是鈷，鈷的開採不僅跟環境惡化和水源污染有關，而且還存在着剝削童工等道德問題。此外，這些金屬的使用還使得電池在壽命結束時難以回收。
不過現在，大家正在看到一些令人興奮的進展，在電池的發展中擺脫了這些類型的材料，而使用有機材料。其中包括可以在酸中分解並回收的有機電池，其更依賴於更便宜、更環保的鎳，甚至還有IBM生產的一種使用海水中發現的材料的電池。
新設備將這種有機結構跟電池研究的另一個有前景的分支結合起來，該分支專註於使用固態電解質。典型的電池在液體電解質溶液中在兩個電極（陰極和陽極）之間移動電荷，但科學家們正在研究使用固體電解質代替的替代設計。這種類型的結構也可以讓電池跟鋰金屬陽極一起工作，其可以存儲多達目前設備的10倍的能量。
研發這種新電池的科學家們已經解決了他們所說的有機固態鋰電池的一個關鍵限制。鈷基陰極為這些電池提供了很高的能量密度，而由有機材料製成的電池能量密度有限，研究小組發現這是由陰極內部的微觀結構造成。
“鈷基陰極通常受到青睞，因為其微觀結構自然是理想的，但在有機基固態電池中形成理想的微觀結構更具挑戰性，”研究論文作者Jibo Zhang說道。
據悉，科學家們使用了一種叫做pyrene-4,5,9,10-tetraone(PTO)的有機材料做陰極、用乙醇作為溶劑以此來改變其微觀結構。這種處理帶來了一種新的安排，它可以更好地在陰極內傳輸離子並將其能量密度提高到302 Wh/kg–對此團隊表示，這比目前最先進的有機陰極固態電池要高出83%。
“我們正在開發一種將被用於固態電池的低成本、地球豐富、無鈷的有機陰極材料，其將不再需要礦山中稀有的過渡金屬。這項研究在使用這種更可持續的替代能源提高電動汽車電池能量密度方面向前邁進了一步，”Yao說道。