“伦敦帝国理工学院发明新技术 助力钠离子电池取代锂离子电池”

据盖斯汽车公司称，伦敦帝国理工大学( imperial college london )的研究人员开发了一种新技术，用更可持续的钠离子电池代替锂离子电池。 通过利用造纸工业废弃副产物木质素制造碳，提高了钠离子电池的能量密度、可持续性和安全性。 研究成果发表在期刊《能源与环境科学》上，将在世界向更清洁的能源过渡中发挥重要意义。

(图片来源:伦敦帝国理工大学)

取代锂离子电池

锂离子电池一般用于许多电气设备，但随着全球锂资源的迅速减少和采矿作用产生大量碳排放，市场开始寻求更可持续的替代处理方案。 钠离子电池经过优化后可以作为替代品应用于电动汽车。 但是，目前的钠离子电池无法与锂离子电池的能量容量相比较，存在一定的安全风险。

提高电池能量容量的关键在于提供能量储存功能的负极材料及其设计。 理论上，钠阳极是超高容量的，但为了释放由金属钠阳极构成的电池的潜力，处理该材料所具有的高反应性带来的安全风险，还需要进一步的研究。

为了应对这一课题，化学工程系的titirici小组用钠堆积的碳垫代替钠电池中的大金属，开发了处理方案。

这篇论文的通讯作者magda titirici教授说:“能看到在电池行业采用木质素的新机会，我非常高兴。 这种材料在开发全新的纳米技术方面也很有潜力。 使用耐克技术可以制造高性能、安全、更可持续的电池，从根本上改变电动汽车行业。 ”

在这项研究中，木质素垫是通过“静电纺丝”技术制作的，其中木质素纤维的纺织方法类似于蜘蛛在自然界编织网的方法。 之后，纤维碳化，材料结构产生很多缺陷，负责能量储存的元素金属钠堆积得更均匀、更稳定，能量容量增加。

(图片来源:伦敦帝国理工大学)

金属钠与特殊的木质素类碳结合，可以保存和利用能量容量特征，降低枝晶沉积造成的电池短路安全风险。 在这个过程中，使木质素碳化所需的热量比其他做法少，进一步减少了制造过程中的碳足迹。

未来计划

钠离子电池在能源行业展现出巨大的前景，但迄今为止，其能源容量还十分有限，未能实现广泛的应用。 此次开发的新技术将使钠离子电池在越来越多的行业中取代锂离子电池，如电动汽车等大型产品。

作者真墟说:“根据我们的研究，钠离子电池将对可持续能源的未来发挥重要意义。 目前我们希望与工业界合作实现工业规模的技术开发探索新的钠离子电池的应用 ”研究小组将继续微调该技术，使用不同的单元进行实验，以开展进一步的研究开发。