布里斯托尔大学开发新策略 用于制造高性能钠和钾离子电池

据外媒报道，布里斯托尔复合材料研究所的科学家利用可持续纤维素制造高性能钠钾离子电池。研究人员开发了一种创新可控的单向冰模板策略，以定制新一代后锂离子电池的电化学性能，使其具有可持续性和可扩展性。

目前，对可持续和低成本储能的需求正在迅速增长。这在一定程度上归因于电动交通系统的发展，主要是用电动汽车取代汽油和柴油发动机。目前，这些技术在很大程度上依赖于锂离子电池。这种类型的电池包含两个电极和一个隔板，并通过它们之间的电解质携带电荷。在这种电池中使用锂有几个问题，例如金属积聚可能导致短路和过热。作为锂电池的替代品，钠和钾电池在倍率性能和循环时间方面表现不佳。这是由于钠和钾离子的体积较大，它们通过电池中多孔碳电极的能力有限。另一个问题是，这些电池在使用寿命结束时很难处理，因为它们使用的是不可持续的材料。此外，锂开采具有很高的破坏性，并且材料成本很高。作为布里斯托尔大学的专业研究机构之一，布里斯托尔复合材料研究所与帝国理工学院合作，开发了一种基于冰模板系统的新型碳电极材料。在这些气凝胶材料中，纤维素纳米晶体（一种纳米尺寸的纤维素）通过冰晶生长和升华形成多孔结构，在结构中留下巨大的通道，可以携带大量的钠离子和钾离子。这些新型钠离子和钾离子电池的性能已被证明优于许多其他类似系统。此外，还使用了一种可持续的原料——纤维素。研究人员Steve Eichhorn说：“这些新型电池的性能令人震惊。这项技术在进一步开发和生产更大规模的设备方面具有巨大潜力。”。王晶研究员说：“我们提出了一种新的可控冰模板策略，以制造由低成本纤维素纳米晶体/聚环氧乙烷衍生的碳气凝胶。其电极材料具有分层定制和垂直排列的通道，可用于调整钠离子和钾离子电池的倍率性能和循环稳定性。由于前体的可再生能力以及环境友好的合成工艺相对较低的成本和可扩展性。在未来，这项工作可能为促进可持续电动汽车的大规模应用和储能电网的大规模开发提供有吸引力的途径研究人员希望与行业合作，在工业规模上制定这一战略，并探索这项技术是否可以用于其他储能系统，如锌离子电池、钙离子电池，铝离子电池和镁离子电池，以展示其在下一代储能系统中的潜力。

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