中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)外媒報道，布里斯托爾復合材料研究所（Bristol Composites Institute）的科學家利用可持續(xù)性纖維素，制造高性能鈉和鉀離子電池。研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)新可控單向冰模板策略，以定制新一代后鋰離子電池的電化學性能，使其具有可持續(xù)性和規(guī)?；瘧?。
目前，對可持續(xù)、低成本儲能的需求迅速增長。這要部分歸因于電動交通運輸系統(tǒng)的發(fā)展，主要是用電動汽車取代汽油和柴油發(fā)動機。目前，這些技術很大程度上依賴于鋰離子電池。此類電池中包含兩個電極和一個隔板，并通過其間的電解液來攜帶電荷。在此類電池中使用鋰存在幾個問題，如金屬積聚可能導致短路和過熱。
作為鋰電池的替代品，鈉電池和鉀電池在速率性能和循環(huán)次數(shù)方面表現(xiàn)欠佳。這是由于鈉離子和鉀離子的尺寸較大，其通過電池中多孔碳電極的能力有限。另一問題是，這些電池在使用壽命結束時不易處理，因其使用的是不可持續(xù)材料。此外，鋰開采具有很大的破壞性，而且材料成本較高。
作為布里斯托爾大學的專業(yè)研究機構之一，布里斯托爾復合材料研究所與帝國理工學院（Imperial College）合作，開發(fā)了基于冰模板系統(tǒng)的新型碳電極材料。在這些氣凝膠材料中，纖維素納米晶體(一種納米大小的纖維素)通過冰晶生長和升華形成多孔結構，從而在結構中留下了巨大的通道，可以攜帶大量的鈉離子和鉀離子。
這些新型鈉離子和鉀離子電池的性能，已被證明優(yōu)于其他眾多類似系統(tǒng)。而且，使用了一種可持續(xù)性來源性料——纖維素。研究人員Steve Eichhorn表示：“這些新電池的性能令人震驚。該技術在進一步開發(fā)和生產(chǎn)更大規(guī)模的設備方面具有巨大潛力?！?
研究人員Jing Wang表示：“我們提出了一種新型可控冰模板策略，以制造由低成本纖維素納米晶體/聚乙烯氧化物衍生的碳氣凝膠，其電極材料具有分層定制和垂直對齊的通道，可用于調(diào)節(jié)鈉離子和鉀離子電池的速率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。由于前體具有可再生能力，以及環(huán)保型合成過程的成本相對較低，而且具有可擴展性，不久的將來，這項工作或將提供有吸引力的途徑，促進可持續(xù)電動汽車的大規(guī)模應用，以及儲能電網(wǎng)的規(guī)?；l(fā)展。”
研究人員希望與行業(yè)合作，在工業(yè)規(guī)模上發(fā)展這一策略，并探討該技術是否能用于其他儲能系統(tǒng)，如鋅離子電池、鈣離子電池、鋁離子電池和鎂離子電池，以證明其在下一代能源存儲系統(tǒng)中的潛力。
