學(xué)者網(wǎng)訊（編輯/劉秀 通訊員/周玉 黃明華） 2月18日，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃飛教授團(tuán)隊(duì)與天津大學(xué)許運(yùn)華教授團(tuán)隊(duì)等合作，首次成功制備出高負(fù)載有機(jī)電極，并研發(fā)出能量密度突破250 Wh/kg的有機(jī)軟包電池，其能量密度已媲美商業(yè)化磷酸鐵鋰電池，并具備在-70℃至80℃超寬溫域內(nèi)穩(wěn)定工作的優(yōu)異環(huán)境適應(yīng)性，兼具良好的柔性及本質(zhì)安全性。

相關(guān)研究成果在國(guó)際高水平期刊Nature發(fā)表，許運(yùn)華教授與黃飛教授為該文章共同通訊作者，天津大學(xué)博士研究生李振飛、華南理工大學(xué)副教授唐浩然為共同第一作者。

論文截圖

在全球科技革命與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的雙重驅(qū)動(dòng)下，鋰電池作為現(xiàn)代能源體系的"能量心臟"，其戰(zhàn)略價(jià)值持續(xù)凸顯。在國(guó)家“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，開(kāi)發(fā)出兼具高安全、高比能、環(huán)境友好特征的新型電池技術(shù)，已成為全球科研與產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

黃飛教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于光電高分子研究，于2022年創(chuàng)新性提出“氧化聚合-還原摻雜”相結(jié)合的合成新策略，成功制備出兼具超高導(dǎo)電率與優(yōu)異空氣穩(wěn)定性的n型導(dǎo)電高分子聚（苯并二呋喃二酮）（PBFDO），實(shí)現(xiàn)n型導(dǎo)電高分子領(lǐng)域的重大突破，并為導(dǎo)電高分子基電解電容器的國(guó)產(chǎn)化提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

高性能有機(jī)電極材料的設(shè)計(jì)策略

　　在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年系統(tǒng)攻關(guān)，進(jìn)一步系統(tǒng)調(diào)控材料主鏈的電子載流子和鋰離子的耦合行為，成功開(kāi)發(fā)出兼具高電子導(dǎo)電率、高比容量以及高鋰離子擴(kuò)散系數(shù)的有機(jī)正極體系，即高性能有機(jī)電極材料——PBFDO電極。此種高性能有機(jī)電極材料有效突破了傳統(tǒng)有機(jī)電極材料導(dǎo)電性差、高負(fù)載電極制備困難等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，展示了有機(jī)電極材料在實(shí)用化儲(chǔ)能系統(tǒng)中的可行性，標(biāo)志著有機(jī)電池技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用邁出了實(shí)質(zhì)性一步。

除了高性能有機(jī)電極材料PBFDO電極之外，研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步成功制備出了安時(shí)級(jí)別有機(jī)軟包電池的原型——PBFDO軟包電池。該電池不僅在常溫條件下循環(huán)穩(wěn)定，更展現(xiàn)出在極端溫度環(huán)境下的可靠工作能力，為下一代高性能、綠色可持續(xù)電池技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新路徑。

據(jù)悉，該研究得到了教育部基礎(chǔ)學(xué)科和交叉學(xué)科突破計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目以及騰訊新基石科學(xué)基金科學(xué)探索獎(jiǎng)的支持。

目前，此團(tuán)隊(duì)正加快推進(jìn)有機(jī)鋰電池的實(shí)用化進(jìn)程。n型導(dǎo)電高分子PBFDO材料已獲國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃顛覆性技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)論證支持，以及江海電容器、新宙邦等產(chǎn)業(yè)基金支持在聚镕光電（廣州）新材料科技有限公司實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，面向全球100+科研院校/企業(yè)實(shí)現(xiàn)材料供應(yīng)。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10174-7