木框電池

老材料，新用途：木框電池

2013-07-10 Web only 作者：經濟學人

如果要列出一份可作為高科技應用的先進材料，應該不會有人預期木頭會名列前茅；但美國馬里蘭大學的李騰（音譯）和胡良斌（音譯）的實驗，或許能辦到這一點。他們的實驗顯示，若能有效運用木材，就能成功推出鈉電池，取代既有的鋰電池，大輻降低電池製作成本。

鋰和鈉的化學性質十分相似，只不過納離子的體積是鋰離子的5倍。這在製作電池時便成了一大問題，因為電池會讓離子在正負極之間穿梭， 離子越大，穿梭時造成的傷害也越大，進而縮短電池的壽命，因此鈉無法用來製作電池。但工程師仍希望能研發出商業用的鈉電池，因為鈉的蘊藏量比鋰高出許多。
李博士和胡博士想知道，若改用更柔軟的材料來製作電極的框架，是否能減低電極傷害。這類框架通常是以金屬製成，因此十分堅硬，但兩位研究者認為，經過處理的木材可以擁有同樣良好的傳導性，而且也能為不斷膨脹、縮小的電極提供更好的支撐。
他們使用黃松木薄片進行測試。他們先用奈米碳管覆蓋在薄片之上以改善其傳導性，接著再在每塊薄片上加上一層錫；完成之後，將薄片放入含有鈉離子的電解液中，進行400次循環的充放電。控制組則是以銅薄片製成的類似電池。
木質電池並不完美；其初期容量為339 mAH/g，但在400次循環充放電之後，只剩145 mAH/g。不過，以初步開發的原型來說已經算相當不錯，而且表現遠超過銅框電池；銅框電池的初期容量為50 mAH/g，100次循環充放電之後便降至22 mAH/g。
當然，短時間內你的手機和筆電裡應該不會出現木框電池，但那本來就不是兩位研究者的計劃。他們的研究將有助於大型鈉離子電池的開發，這些電池可用來儲存太陽能發電站的電力。（黃維德譯）