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

据外媒报道，伦敦帝国理工学院的研究人员开发了一种新技术，可以用更可持续的钠离子电池取代锂离子电池。通过从造纸工业的副产品木质素中制备碳，研究人员提高了钠离子电池的能量密度、可持续性和安全性。这项研究成果已发表在《能源与环境科学》杂志上，可以在全球向清洁能源转型中发挥重要作用。

锂离子电池通常用于取代许多电气设备中的锂离子电池，但随着全球锂资源的迅速减少和采矿作业中产生的大量碳排放，市场正在寻求更可持续的替代解决方案。钠离子电池可以作为替代品进行优化，并应用于电动汽车。然而，目前钠离子电池的能量容量无法与锂离子电池相比，存在一定的安全风险。提高电池能量容量的关键在于负责提供能量存储功能的负极的材料和设计。尽管钠阳极在理论上具有超高容量，但仍需要进一步研究，以释放由金属钠阳极制成的电池的潜力，并解决与材料的高反应性相关的安全风险。为了应对上述挑战，化学工程部的Titirici团队开发了一种解决方案，用源自钠沉积木质素的碳垫代替钠电池中的大块金属。该论文的通讯作者Magda Titirici教授说：“很高兴看到木质素在电池领域的应用有了新的机会。这种材料对新的纳米技术的发展也有很大的潜力。通过使用纳米技术，我们可以制造出高性能、安全、更可持续的电池，这将彻底改变电动汽车领域。”。“在这项研究中，木质素垫是通过一种称为“静电纺丝”的工艺生产的。木质素纤维的纺丝方法类似于自然界中蜘蛛编织网的方式。随后，纤维被碳化，在材料结构中产生许多缺陷，从而使金属钠更均匀、稳定地沉积，从而提高能量容量。

通过将金属钠与特制的木质素基碳相结合，可以保留和利用能源容量优势，同时降低树枝状物积聚导致电池短路的安全风险。与其他方法相比，该工艺碳化木质素所需的热量较少，从而进一步减少了制造过程中的碳足迹。未来的计划显示了钠离子电池在能源领域的巨大前景，但到目前为止，它们的能源容量仍然非常有限，无法广泛应用。此次开发的新技术可以使钠离子电池在更多领域取代锂离子电池，例如电动汽车等大型产品。合著者Zhen Xu表示，“我们的研究表明，钠离子电池将在未来的可持续能源中发挥重要作用。目前，我们希望与业界合作，实现工业规模的技术开发，探索钠离子电池的新应用。”研究团队将继续微调技术，用不同的细胞进行实验，并进行进一步的研究和开发。

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