研究人員已經開發(fā)出一種新技術，可以使鋰電池被更可持續(xù)的替代品取代。

倫敦帝國學院的一個團隊創(chuàng)造了一種技術，可以使鋰離子電池過渡到鈉離子電池。通過從木質素（造紙業(yè)的一種廢棄副產品）中制備碳，研究人員改善了鈉離子電池的能量密度、可持續(xù)性和安全性。該成果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學》上，可在全球向更綠色能源的過渡中發(fā)揮重要作用。

取代鋰離子電池

鋰離子電池通常用于許多電氣設備，但全球鋰資源正在迅速減少，采礦作業(yè)產生了大量碳足跡。鈉離子電池可以提供一種可持續(xù)的替代品，如果經過優(yōu)化，可以用于電動汽車。然而，目前的模型尚未與鋰的能量容量相匹配，并構成一些安全風險。

提高電池能量容量的關鍵在于陽極的材料和設計，它提供了能量儲存功能。盡管它們具有超高的理論容量，但仍需要進一步研究以釋放用金屬鈉陽極制造的電池的潛力，并解決這種材料的高活性所帶來的風險。

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化學工程系的Titirici小組已經接受了這一挑戰(zhàn)，并開發(fā)了一種解決方案，即用鈉沉積的木質素衍生的碳墊取代鈉電池中的大量金屬。

木質素納米纖維的電紡和獲得的碳墊的結構。資料來源：ZhenXu/倫敦帝國學院

通訊作者MagdaTitirici教授說。"看到木質素在電池領域利用的新機會及其開發(fā)新的鈉基技術的潛力是令人激動的，這可能會通過創(chuàng)造高性能、安全和更可持續(xù)的電池來徹底改變電動汽車領域。"

紡紗網

在這項研究中，木質素墊的生產采用了一種被稱為"電紡"的工藝，木質素纖維以類似于自然界中蜘蛛織網的方式被紡出。然后，這些纖維被碳化，在材料結構中產生許多缺陷。這些缺陷支持金屬鈉的均勻和穩(wěn)定沉積，金屬鈉是負責能量儲存的元素，導致能量容量增加。

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通過將金屬鈉與特別定制的木質素基碳結合起來，能量容量的優(yōu)勢得以保留和利用，同時減少了與樹枝狀物堆積有關的安全風險--樹枝狀物會導致電池短路。

與其他方法相比，該工藝還需要更少的熱量來使木質素碳化，這進一步減少了制造過程中的碳足跡。

下一步

鈉離子電池已在能源領域顯示出巨大的前景，但其有限的能量容量迄今限制了其廣泛的應用。這項新技術可以使它們在比目前更廣泛的范圍內取代鋰離子電池，并被用于像電動汽車那樣大的產品。

共同作者ZhenXu補充說："我們的研究表明，鈉離子電池在可持續(xù)能源的未來中發(fā)揮著巨大的潛力?，F(xiàn)在我們希望與工業(yè)界合作，在工業(yè)規(guī)模上開發(fā)這項技術，并探索鈉離子電池的新應用。"

該團隊現(xiàn)在將繼續(xù)對該技術進行微調，對不同類型的電池進行實驗，并開展進一步實驗。