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圖1：克酮酸和高壓環(huán)保有機鋰離子電池的的示意圖。

但是，鋰離子電池的成本高，一些貴重金屬如鈷，鎳以及鋰的供給在需求猛增的現(xiàn)實中無法滿足挑戰(zhàn)。如果正極材料可以采用有機元素制備的活性材料則可以解決這方面的問題。

這種電池被稱為有機電池，與使用鈷，鐵，錳等材料的傳統(tǒng)鋰離子電池不同，有機電池利用天然非常豐富的元素，如碳，氧氫和氮。因為這些有機材料的重量輕，他們具有更大的理論容量。

除此之外 ，這些元素是普遍存在的元素，價格低廉幾乎可以永久性的合成，而不用擔心資源短缺的問題。有機活性材料也可以由生物質等可再生資源制備，有助于在大規(guī)模生產(chǎn)過程中減少能源消耗和二氧化碳。因此，近些年來，有機電池得到了很大的關注。

然而， 迄今為止，幾乎所有公開報道的有機電池都具有相對較低的（1-3V）工作電壓。而傳統(tǒng)鋰離子電池的工作電壓在3.5-4.2V之間，增加有機電池的電壓將使得電池擁有更高的能量密度。

最近，日本東北大學和美國加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 的聯(lián)合研究小組在使用小質量有機分子克酮酸（Croconic acid）方面取得了重大進展。這一突破使我們更接近于實現(xiàn)無金屬、廉價和高性能的鋰離子電池。

克酮酸(Croconic acid)是一種含氧碳化合物，由具有三個羰基和兩個烯醇基團的五元碳環(huán)組成，1825 年 Gmelin首次將其分離。2010 年， S. Horiuchi 等人。在《自然》上發(fā)表論文指出克酮酸在單組分分子晶體中表現(xiàn)出高于室溫的鐵電性，引起了 克酮酸的極大關注。

克酮酸具有638.6 mAh/g的高理論容量，遠高于常規(guī)鋰離子電池正極材料（LiCoO2~140 mAh/g），是最高三元材料（200-230mAh/g）的三倍。

日本東北大學先進材料多學科研究所的化學教授本間伊塔魯、東北大學化學助理教授小林博明和美國加州大學洛杉磯分校的研究生勝山裕人發(fā)現(xiàn)，克酮酸可以用作鋰離子電池正極材料，他的工作電壓超過以前報道過的有機電池電壓，可以達到4V，這使得理論能量密度高達 1949 Wh/kg。

研究人員， 首先使用密度泛函理論（DFT）計算克酮酸的氧化還原電位和理論能量密度，用循環(huán)伏安法測定反應途徑。在二甲基亞砜（DMSO）和γ-丁內酯 （GBL）這兩種電解液中，工作電壓都可以達到4V。而在γ-丁內酯 （GBL）中，有一個3.9V的工作電壓平臺。

“康橋電池能源CamCellLab”認為：目前，沒有報道有機活性材料在 4 V 左右的高壓范圍內發(fā)生氧化還原反應，因此克酮酸具有作為高能量密度電池正極材料的巨大潛力，可滿足世界電動汽車應用，達到500Wh/kg的目標再。

等待進一步研究，以有效地將克酮酸用作低成本、可持續(xù)和環(huán)保的儲能材料。 同時，現(xiàn)在大多數(shù)電解質不能承受如此強的克酮酸工作電壓，因此開發(fā)新的電解質至關重要。

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