人们高度期待下一代锂金属阳极固态电池将迎来比传统锂离子电池更安全、能量密度更高的储能系统的新浪潮。然而，现有的固体离子导体的能力是有限的，以应付严酷的电池操作。
图片来源：Shutterstock.com/WNGSTD
来自美国的一组研究人员布朗大学和马里兰大学现在，他创造了一种新的、创新的材料，来源于一个不同寻常的来源：树木。该团队是目前致力于开发固态电池及其所用材料的众多研究团队之一。欧洲杯足球竞彩
在马里兰能源创新研究所杰出教授胡良兵和布朗工程学院教授岳琪的带领下，该团队展示了这种新型材料作为固体电解质的应用，这种固体电解质是纤维素纳米纤维（由木材衍生的聚合物管）和铜的组合。
通过将铜与一维纤维素纳米纤维结合，我们证明了通常的离子绝缘纤维素在聚合物链内提供更快的锂离子传输。
马里兰能源创新研究所胡良兵教授
“事实上，我们发现这种离子导体在所有固体聚合物电解质中实现了创纪录的高离子导电性，”胡继续说。
固态和锂离子
如今，在我们的大多数设备中，锂离子电池被广泛应用，从电动汽车（EV）到手机电池。锂离子电池包含由溶解在有机液体溶剂中的锂盐组成的电解质。这种液体电解质将带正电荷的锂离子从阳极带到阴极，反之亦然。
虽然锂离子电池往往工作良好，但它们也存在一些限制和风险因素。锂离子电池对高温很敏感，在高电流下会形成锂树枝晶。这些尖刺结构会破坏电池的内部结构，使其容易短路，或者在某些情况下，它们会甚至引起火灾。
此外，锂离子电池中的液体电解质通常由易燃和有毒的化学物质组成，这使得它们在某些应用中具有潜在的危险。例如，在电动汽车中，锂离子电池在碰撞或严重碰撞中可能会损坏，并对电动汽车司机和乘客造成额外的危险。
然而，含有固体电解质的固态电池可以避免树突的堆积，并且可以由无毒的阻燃材料制成。欧洲杯足球竞彩虽然陶瓷已经形成了固态电池的基础，由于其优异的导电性，这种材料可以脆性和刚性，使电池容易开裂和断裂。
新一代材料
由布朗马里兰研究小组开发的木材衍生物相对较薄，韧性好，离子导电性与陶瓷相当。该团队进行了一系列模拟，以更好地了解新材料的特性和性能。
他们发现铜和纤维素纳米纤维的结合增加了木材衍生物聚合物链之间的空间。这些空间是促进卓越的离子导电性，因为它允许锂离子通过材料相对容易。
锂离子通过我们通常在无机陶瓷中发现的机制在这种有机固体电解质中移动，使其具有创纪录的高离子导电性。
布朗工程学院岳琪教授
该材料的适应性也很强，可以作为固态电池的阴极粘结剂，正如研究中所证明的那样。
在他们的结论中，Hu, Qi和他们的团队表示，用于固态电池的新型材料的策略和发展可能会产生更广泛的影响。这种材料有可能用于固态传感器和信息存储。
此外，这种材料还可以带来积极的环境影响。
使用自然提供欧洲杯足球竞彩的材料将减少电池制造对我们环境的整体影响。
布朗工程学院岳琪教授
这种新材料可以推进目前固态技术的研究和开发，并有助于将新兴的电池技术推向市场，使其成为下一代材料的真正竞争者。
参考资料及进一步阅读
杨超，吴强，等，(2017)固体电池用铜离子导体。自然界[在线]598(7882)，第590-596页。可以在:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03885-6
免责声明：此处表达的观点是作者以个人身份表达的观点，不一定代表本网站所有者和运营商AZoM.com Limited T/A AZoNetwork的观点。本免责声明构成本协议的一部分条款和条件本网站的使用情况。