新的固态电池材料来自于树木 降低了起火风险

我们在地球上拥有的最丰富的可再生资源之一是树木。全世界的林场都在种植各种类型的树木,用于制造建筑材料、纸张和一系列其他物品。布朗大学的研究人员正在努力创造电池,可用于电动汽车和其他比今天的锂离子电池更有效和更安全的产品。今天的锂离子电池的问题是,它们在损坏时可能过热并起火。

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该研究小组发表了一篇论文,展示了由铜和纤维素纳米纤维组合而成的固体离子导体。后者的成分是来源于木材的聚合物管。研究人员说,他们创造的材料像纸一样薄,提供的离子传导性比以前发现的其他聚合物离子导体好10到100倍。

这一突破可用于创建固体电池电解质,或作为离子传导粘合剂用于未来全固态电池的阴极。当研究小组将铜与纤维素纳米纤维相结合时,他们发现通常是非绝缘的纤维素纳米纤维在聚合物链内提供了更快的锂离子传输。这种材料代表了固体聚合物传导的所有电极中创纪录的高离子连接。

现代锂离子电池依赖于液体电解质,在使用并老化过程中会形成被称为枝晶的小型锂金属丝。枝晶带来的问题是,由于液体电解质中普遍使用的易燃化学品,它们可能因此导致短路和火灾。改用固体电解质就不存在树枝状物渗透的问题,而且可以用不易燃的材料建造电池。

通常情况下,固体电解质的形式是陶瓷材料,容易因制造和使用中的应力而开裂和断裂。然而,研究中所揭示的新材料尽管具有与各种陶瓷相似的导电性,但却很薄且有弹性,类似于一张纸。

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