科學新知／研究：木頭或可造鈉電池　取代鋰電池

2013/7/18   (6098)   原稿來源: http://www.nownews.com/2013/07

據英國《經濟學家》雜誌網站近日報導，美國馬里蘭大學的李騰(音譯)和胡良兵(音譯)兩位博士開展的一項最新研究，可能很快會讓木頭作為高科技應用的先進材料。他們的實驗表明，倘若能有效地利用木材，就可以成功地造出鈉電池，取代目前的鋰電池，大幅降低電池的製造成本。


據科技日報網報導，鋰和鈉在化學性質上十分類似，只不過鈉離子的『塊頭』是鋰離子的5倍。鑒于電池正是通過讓離子在陰極和陽極之間來回穿梭來工作的，離子越大，這種穿梭造成的破壞越大，進而縮短電池的壽命，因而鈉離子失去了製造電池的資格。但工程師們仍然希望設計出商用的鈉電池，因為鈉的儲量遠比鋰豐富。


李騰和胡良兵想知道，是否可以通過使用更柔韌的材料做電池框架來減少對電極的損害。這類框架也會與電極之間傳遞電流，一般由金屬制成，因此十分堅硬。但他們認為，經過處理的木頭也可以很好地承擔這一傳導任務，並為由於離子的進進出出而不斷膨脹、縮小的電極提供更好的支撐。他們使用黃松木薄片對這一想法進行了測試。他們先用碳纖維管包裹薄片，以提高其導電能力。然後在每塊薄片上加了一薄層錫(錫是鋰或鈉電池陽極的理想材料)，再將薄片浸入含有鈉離子的電解液中，並讓得到的電池進行了400次充放電迴圈。為了便於比較，他們也用銅塊制造了同樣的電池。


得到的木框電池並不完美。其初始電容為339毫安小時/克，經過400次充放電迴圈後下降到145毫安小時/克，然而，以初步開發的模型來說，這並不算太壞。而且，其性能遠勝銅框電池，後者的初始電容僅為50毫安小時/克，經過100次充放電迴圈後就下降到了22毫安小時/克。這一結果表明，木頭似乎可以用來製作電池框架。


不過，人們並不會很快在手機或手提電腦中看到木框電池，這也並非這兩名研究人員的初衷。他們的研究將用于大塊頭鈉離子電池的開發，這些電池可以在夜間存儲太陽能發電站提供的電力。目前，廉價的存儲設備是太陽能這塊能源拼圖上缺失的一塊，很多科學家的解決方案都集中在制造越來越複雜的人造材料。如果這塊拼圖由一種最古老的材料而非時髦的新材料填滿，或許會讓人大跌眼鏡。