人类社会高速发展对能源储能技术不断提出更高要求，锂离子电池作为一类优异的储能器件尽管这些年来取得巨大进步，但是面向未来电动交通工具全面电动化和大规模储能需求仍然面临巨大挑战。其中如何开发高能量密度下一代锂电池成为了目前全世界范围关注的研究热点。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源实验室E01组针对高能量密度下一代新电池相关体系展开探索研究，通过引入高导电电极材料与高能量密度本体电极材料复合思路实现在电极层面的能量密度大幅提升，从而大大降低了器件从材料-电极-电池层面由于非活性物质引入而产生的能量密度下降。该思路首先被应用在高能量密度锂-硫电池实现了兼具高体积重量能量密度的安时级锂-硫全电池。
与此同时，考虑到锂离子电池对于过渡金属钴和镍的高度依赖所带来的不可持续和高成本问题，尝试开发有机电极材料摆脱资源束缚。然而传统有机电极材料电子导电性差，需要加入大量非活性物质高比表面积的导电碳，导致电极孔隙率和电解液使用量增加和有机电极活性材料占比大幅下降，使得有机电极从材料到电池能量密度无法充分发挥。
针对有机电极材料电子导电性差进而限制能量密度发挥这一关键技术瓶颈，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源实验室E01组毛明磊博士、王舒，在索鎏敏特聘研究员的指导下，利用具有优异电子电导的无机正极材料来代替非活性的导电碳。该导电无机正极材料的加入，不仅可以为整个电极的反应传导电子，而且提高了电极中活性材料的占比，降低了孔隙率和吸液量，从而极大的提升了有机电池的能量密度。
该复合策略可适用于多种有机电极材料和导电无机正极材料，并且可以推广至钠离子，镁离子，和铝离子电池体系，为提升有机电极材料的能量密度提供了一个实用化的途径。该研究结果近日发表在《Advanced Materials》上。