電池無處不在——從時尚、超薄的智能手機到電動汽車。電池對于現代消費電子產品來說與運行它們的硅芯片一樣重要。

然而，目前的電池技術仍存在許多局限性。占主導地位的鋰離子電池很重，生產成本高，而且需要開采稀土礦。它們的充電速度也很慢，而且沒有理想的效率和持久性。

如今，來自布朗大學（Brown University）和馬里蘭大學（University of Maryland）的一個研究小組已經開發出一種用于固態電池的新材料，這種材料來自樹木。

研究人員展示了一種固體離子導體，它將銅與纖維素納米纖維結合在一起，纖維素納米纖維是來自木材的聚合物管。這種薄如紙的材料擁有比其他聚合物離子導體好10到100倍的導電性。研究人員表示，它既可以作為固體電池電解質，也可以作為全固態電池陰極的離子傳導粘合劑。

研究中介紹的新材料很薄且有彈性，幾乎像一張紙，其離子傳導性與陶瓷相當。該建模研究顯示，銅增加了纖維素聚合物鏈之間的空間，這創造了離子超級高速公路，使鋰離子能夠以創紀錄的效率旅行。

馬里蘭大學的研究人員表示，通過將銅與一維纖維素納米纖維結合起來，證明了通常離子絕緣的纖維素，在聚合物鏈內提供了更快的鋰離子傳輸。事實上，這種離子導體在所有固體聚合物電解質中達到了創紀錄的高離子傳導率。

研究人員還表示，它具有電化學穩定性，可以容納鋰金屬陽極和高壓陰極，或者可以作為一種粘合劑材料，在高密度電池中包裹超厚的功能陰極。

題為Copper-coordinated cellulose ion conductors for solid-state batteries的相關研究論文發表在《自然》上。

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論文原文：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03885-6

標簽： 樹木 可作 作為 新固態