研究稱(chēng)木頭或可造鈉電池:或取代鋰電池
據英國《經(jīng)濟學(xué)家》雜志網(wǎng)站近日報道,美國馬里蘭大學(xué)的李騰(音譯)和胡良兵(音譯)兩位博士開(kāi)展的一項最新研究,可能很快會(huì )讓木頭作為高科技應用的先進(jìn)材料。他們的實(shí)驗表明,倘若能有效地利用木材,就可以成功地制造出鈉電池,取代目前的鋰電池,大幅降低電池的制造成本。
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鋰和鈉在化學(xué)性質(zhì)上十分類(lèi)似,只不過(guò)鈉離子的“塊頭”是鋰離子的5倍。鑒于電池正是通過(guò)讓離子在陰極和陽(yáng)極之間來(lái)回穿梭來(lái)工作的,離子越大,這種穿梭造成的破壞越大,進(jìn)而縮短電池的壽命,因而鈉離子失去了制造電池的資格。但工程師們仍然希望設計出商用的鈉電池,因為鈉的儲量遠比鋰豐富。
李騰和胡良兵想知道,是否可以通過(guò)使用更柔韌的材料做電池框架來(lái)減少對電極的損害。這類(lèi)框架也會(huì )與電極之間傳遞電流,一般由金屬制成,因此十分堅硬。但他們認為,經(jīng)過(guò)處理的木頭也可以很好地承擔這一傳導任務(wù),并為由于離子的進(jìn)進(jìn)出出而不斷膨脹、縮小的電極提供更好的支撐。
他們使用黃松木薄片對這一想法進(jìn)行了測試。他們先用碳纖維管包裹薄片,以提高其導電能力。然后在每塊薄片上加了一薄層錫(錫是鋰或鈉電池陽(yáng)極的理想材料),再將薄片浸入含有鈉離子的電解液中,并讓得到的電池進(jìn)行了400次充放電循環(huán)。為了便于比較,他們也用銅塊制造了同樣的電池。
得到的木框電池并不完美。其初始電容為339毫安小時(shí)/克,經(jīng)過(guò)400次充放電循環(huán)后下降到145毫安小時(shí)/克,然而,以初步開(kāi)發(fā)的模型來(lái)說(shuō),這并不算太壞。而且,其性能遠勝銅框電池,后者的初始電容僅為50毫安小時(shí)/克,經(jīng)過(guò)100次充放電循環(huán)后就下降到了22毫安小時(shí)/克。這一結果表明,木頭似乎可以用來(lái)制作電池框架。
不過(guò),人們并不會(huì )很快在手機或手提電腦中看到木框電池,這也并非這兩名研究人員的初衷。他們的研究將用于大塊頭鈉離子電池的開(kāi)發(fā),這些電池可以在夜間存儲太陽(yáng)能發(fā)電站提供的電力。
目前,廉價(jià)的存儲設備是太陽(yáng)能這塊能源拼圖上缺失的一塊,很多科學(xué)家的解決方案都集中在制造越來(lái)越復雜的人造材料。如果這塊拼圖由一種最古老的材料而非時(shí)髦的新材料填滿(mǎn),或許會(huì )讓人大跌眼鏡。
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