记者5月15日从南开大学获悉，中国科学院院士、南开大学化学学院教授陈军团队近期设计合成了一种具有超高容量的锂离子电池有机正极材料——环己六酮，该材料包含地球丰富的碳、氢、氧元素，且此类有机正极材料展现了锂离子电池目前所报道的最高容量值，刷新了锂离子电池有机正极材料容量的世界纪录。
相关成果发表于《德国应用化学》。南开大学为唯一单位，第一作者为博士生卢勇，通讯作者为陈军。
锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例（正负极材料的质量比为3:1~4：1）,因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。
锂离子电池是以2种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池的正极和负极的2次电池体系。充电时，锂离子从正极材料的晶格中脱出，经过电解质后插入到负极材料的晶格中，使得负极富锂，正极贫锂；放电时锂离子从负极材料的晶格中脱出，经过电解质后插入到正极材料的晶格中，使得正极富锂，负极贫锂。这样正负极材料在插入及脱出锂离子时相对于金属锂的电位的差值，就是电池的工作电压。
锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一。锂离子电池具有以下特点：高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点，锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。
高容量、可再生、绿色环保、低成本的锂电池正极材料已成为当前的研究热点。含有碳、氢、氧等元素的有机电极材料因其结构可设计性、对环境友好等优点被认为是非常具有可持续发展前景的下一代锂离子电池正极材料。
近年来，锂电池相关政策陆续出台推动着产业上下游企业如雨后春笋般成立。锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例，并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。
目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。
随着我国经济的快速发展，对电池新材料需求的不断增加，再加上手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、汽车等产品对新型、高效、环保电池材料的强劲需求，我国电池新材料市场将不断扩大。锂电池作为电池未来发展方向，其正极材料市场发展前景看好。同时，3G手机推广和新能源汽车的大规模商业化都将为锂电池正极材料带来新机遇。
然而，该类材料仍面临着实际容量不高、易溶于有机电解液等问题，导致其能量密度较低、容量衰减比较严重。因此，如何克服这两大难题，设计合成具有超高容量的有机正极材料、解决其在电解液中的溶解问题具有重要意义。
虽然锂电池正极材料具有广阔的市场，前景十分乐观。但锂电池正极材料还存在一定的技术瓶颈，尤其是它的电容量高与安全性能强的优势还未充分发挥出来。
实际上，在锂电池正极材料领域，任何微小的技术革新都有可能掀起新一轮的市场拓展，我国企业应加强对正极材料关键技术的研发攻关，取得国际领先地位，增强核心竞争力，在国际竞争中取得优势。
据介绍，该团队进一步优化新型电解液并研究了环己六酮在锂离子电池中的电化学性能，结果表明环己六酮的放电比容量可达902mAhg-1，为目前已知的有机电极材料容量最高值。此外，由于环己六酮在高极性的离子液体中的溶解度较低，使得其在离子液体基的电解液中具有较好的循环性能，组装的电池体现高容量和长循环寿命等特征。美国工程院院士、康乃尔大学Archer教授认为，这一开创性成果把该领域工作高度推向了顶峰。
这项工作为高容量有机电极材料的设计、制备以及电池应用提供了一种新的思路。以环己六酮为正极的锂离子电池能够实现电池容量更高、寿命更长等优势，为将来电动汽车、储能电网等领域的应用提供支撑。