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研究称木头或可造钠电池 以取代锂电池降低成本

2013年07月16日 10:50 来源:科技日报 参与互动(0)

  据英国《经济学家》杂志网站近日报道,美国马里兰大学的李腾(音译)和胡良兵(音译)两位博士开展的一项最新研究,可能很快会让木头作为高科技应用的先进材料。他们的实验表明,倘若能有效地利用木材,就可以成功地制造出钠电池,取代目前的锂电池,大幅降低电池的制造成本。

  锂和钠在化学性质上十分类似,只不过钠离子的“块头”是锂离子的5倍。鉴于电池正是通过让离子在阴极和阳极之间来回穿梭来工作的,离子越大,这种穿梭造成的破坏越大,进而缩短电池的寿命,因而钠离子失去了制造电池的资格。但工程师们仍然希望设计出商用的钠电池,因为钠的储量远比锂丰富。

  李腾和胡良兵想知道,是否可以通过使用更柔韧的材料做电池框架来减少对电极的损害。这类框架也会与电极之间传递电流,一般由金属制成,因此十分坚硬。但他们认为,经过处理的木头也可以很好地承担这一传导任务,并为由于离子的进进出出而不断膨胀、缩小的电极提供更好的支撑。

  他们使用黄松木薄片对这一想法进行了测试。他们先用碳纤维管包裹薄片,以提高其导电能力。然后在每块薄片上加了一薄层锡(锡是锂或钠电池阳极的理想材料),再将薄片浸入含有钠离子的电解液中,并让得到的电池进行了400次充放电循环。为了便于比较,他们也用铜块制造了同样的电池。

  得到的木框电池并不完美。其初始电容为339毫安小时/克,经过400次充放电循环后下降到145毫安小时/克,然而,以初步开发的模型来说,这并不算太坏。而且,其性能远胜铜框电池,后者的初始电容仅为50毫安小时/克,经过100次充放电循环后就下降到了22毫安小时/克。这一结果表明,木头似乎可以用来制作电池框架。

  不过,人们并不会很快在手机或手提电脑中看到木框电池,这也并非这两名研究人员的初衷。他们的研究将用于大块头钠离子电池的开发,这些电池可以在夜间存储太阳能发电站提供的电力。

  目前,廉价的存储设备是太阳能这块能源拼图上缺失的一块,很多科学家的解决方案都集中在制造越来越复杂的人造材料。如果这块拼图由一种最古老的材料而非时髦的新材料填满,或许会让人大跌眼镜。(刘霞)

【编辑:董煜坤】
 
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