用木头制造电池,听起来像是天方夜谭。但美国马里兰州大学的研究人员将一条木头涂上锡后,能做成一个小小的、持久且高效环保的电池。
但是,不要试图在家自己动手制作——科学家们测试的电池组件比一张纸还要薄1000倍。利用钠代替可充电电池中的锂,能避免让电池污染环境。但是钠并不能像锂那样高效地储存能量,因此你不会看到钠电池出现在你的手机中——相反地,钠的低成本和普通材料的特点决定了其理想的方式是储能——在一次能源利用中储存大量的能量,如在太阳能发电厂中。
现有的电池通常是建立在刚性、硬的材料之上,这种材质太脆,无法在电池充放电时承受膨胀和收缩带来的压力。胡良兵、李腾和他们的研究团队发现,木材纤维足以让钠离子电池支撑400个以上的充电周期,而这已经是持续充电时间**长的纳米电池。
材料科学助理教授胡良兵说:“这背后的灵感来自于树木。组成树木的木质纤维曾经富含矿物质水分,因此是一种理想的用于存放液体的电解质,使它们不仅是形成电池的基础也是其中活跃的一部分。”
团队领导者朱洪利和其他团队成员注意到,电池充放电数百次后,木材的皱纹被抚平但是仍然保持完整。计算机模型显示,皱纹能有效缓解电池充放电的应力,使电池的生存周期能够更长。
机械工程学副教授李腾表示:“推动钠离子通过锡阳极往往会削弱锡连接基材的能力,但足够软的木纤维可以作为机械缓冲区,从而可以适应锡的变化,这也是我们今后长久发展钠离子电池的关键。”
据悉,该小组的研究获得美国马里兰州大学和美国国家科学基金会的支持。作者:郭湘