樹木可作為新固態(tài)電池材料，輕薄且有彈性

電池?zé)o處不在——從時(shí)尚、超薄的智能手機(jī)到電動(dòng)汽車。電池對(duì)于現(xiàn)代消費(fèi)電子產(chǎn)品來說與運(yùn)行它們的硅芯片一樣重要。

然而，目前的電池技術(shù)仍存在許多局限性。占主導(dǎo)地位的鋰離子電池很重，生產(chǎn)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(xué)（Brown University）和馬里蘭大學(xué)（University of Maryland）的一個(gè)研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種用于固態(tài)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(dǎo)體，它將銅與纖維素納米纖維結(jié)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(dǎo)體好10到100倍的導(dǎo)電性。研究人員表示，它既可以作為固體電池電解質(zhì)，也可以作為全固態(tài)電池陰極的離子傳導(dǎo)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(dǎo)性與陶瓷相當(dāng)。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(chuàng)造了離子超級(jí)高速公路，使鋰離子能夠以創(chuàng)紀(jì)錄的效率旅行。

馬里蘭大學(xué)的研究人員表示，通過將銅與一維纖維素納米纖維結(jié)合起來，證明了通常離子絕緣的纖維素，在聚合物鏈內(nèi)提供了更快的鋰離子傳輸。事實(shí)上，這種離子導(dǎo)體在所有固體聚合物電解質(zhì)中達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的高離子傳導(dǎo)率。

研究人員還表示，它具有電化學(xué)穩(wěn)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(guān)研究論文發(fā)表在《自然》上。

前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組

論文原文：

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

標(biāo)簽： 樹木 可作 作為 新固態(tài)