發光電池“大放異彩”

材料牛注：使用壽命、儲能容量、可循環性以及供電效率等要求對當下的電池制造提出了一個又一個的巨大難題。目前研究員們發現一種發光電池竟能奇跡般地在這些方面具備優異的性能，趕緊來關注一下！

根據布法羅大學的研究人員所得，熒光染料BODIPY內含硼-二吡咯亞甲基，是理想的可循環充電使用的液態電池的儲能材料。該化合物在存儲電子和參與電子轉移過程方面有優異的性能。而高性能電池的這兩個特性可用于移動設備，車輛，甚至于我們的家中。

“隨著目前越來越依賴替代性能源，我們所面臨的巨大挑戰之一是“我們如何儲存能量？”“當夜間太陽落下時，或者風停止時，會發生什么？”Timothy Cook提到。“所有這些能源都是間歇性的，所以我們需要能存儲足夠能量的電池為大多數房子供電。該團隊在ChemSusChem雜志中描述了未來的染料電池的種種細節。

盡管電池制造技術取得了進步，但筆記本電腦和移動電話等設備的電源安全事件始終不斷發生，因此與鋰離子電池相關的火災隱患仍是一個持續關注的焦點問題。染料電池的套管損壞則不會起火，因為當兩種活性物質保存在單獨的儲存器中時，內容物將各自流出。此外，傳統電池具有嚴重的儲能限制。而氧化還原液流電池可以通過簡單的放大體積以獲得更大的儲能容量。例如，屋頂上有太陽能電池板的房主可以在白天將電池充滿，并在夜間放電來供給。類似地，公用事業公司可以“儲存”風能用于耗電高峰時段。同理，可以加大鋰離子電池的使用規模，但這在經濟和安全方面不具可行性。

氧化還原液流電池的供電效率取決于其兩個罐中的液體的化學性質。“用于氧化還原液流電池的分子庫目前很小，但預計在未來幾年會顯著增長，”Cook解釋說。“我們的研究發現BODIPY很有希望能夠成為其中的一員。該團隊的實驗將名為PM 567的粉末BODIPY染料溶解在液體中。被測試電池的電壓在經歷100次充放電循環后仍能保持在2.3伏以上，這將足以應用于充電寶以LED燈的供電。還有許多其它BODIPY染料可能具有更長的使用壽命和產生更高電壓的潛力。該團隊看到電壓有損失是因為他們在試驗設備中使用測試電池，而不是在完全設計好的設備中使用。“一旦確定了適當的電荷載體，就可以對電池進行優化，以確保其能達到最大電壓。”Cook補充說。

“下一步是基于幾個關鍵因素來繼續開發新的性能更優的電荷載體，”Cook告訴Materials Today。例如，該團隊正在使用自組裝技術來構建單位電荷儲量大于單個電子的分子，以便更進一步地增加液流電池的存儲容量，同時該團隊還致力于使它們的分子更易溶解。“濃度的增加意味著使用體積的縮小。”他補充說。另一個改進將來自使分子增大，使其不能穿過膜分離器，因此不會在電池的中間混合。

原文鏈接：Glowing battery

文獻鏈接：Characterization of a BODIPY Dye as an Active Species for Redox Flow Batteries

本文由材料人編輯部楊超提供素材，阮英杰編譯，薛文嘉審核，點我加入材料人編輯部。

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