木頭電池要挑戰(zhàn)鋰電池：中國人的新研究

　　如果要列出一份可作為高科技應(yīng)用的先進(jìn)材料，應(yīng)該不會有人想到木頭會名列前茅。 最近，美國馬里蘭大學(xué)的李騰(Teng Li)和胡良斌(Liangbing Hu)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，大輻降低電池制作成本。

　　將一塊木頭裹上錫，就可以制作微小、長效的電池。這并非不可能。但是，你千萬不要以為自己在家里就能做到。馬里蘭大學(xué)實驗用的組件，只有一張紙厚度的千分之一不到。

　　納存儲的電量也比不上鋰，所以不要指望納電池能用在手機上，但是它的成本低，材料到處可見，能用來存儲大量能源。

　　胡良斌是大學(xué)材料科學(xué)助理教授，他說：“靈感來自于樹木。樹木由木質(zhì)纖維組成，一旦吸入礦物質(zhì)豐富的水，它就成為存儲液體電解質(zhì)的理想材料，它可以成為電池的基礎(chǔ)，同時又是活動部分。”

　　鋰 和鈉的化學(xué)性質(zhì)十分相似，只不過納離子的體積是鋰離子的5倍。這在制作電池時便成了一大問題，因為電池會讓離子在正負(fù)極之間穿梭，離子越大，穿梭時造成的 傷害也越大，進(jìn)而縮短電池的壽命，因此鈉無法用來制作電池。但工程師仍希望能研發(fā)出商業(yè)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制作電極的框架，是否能減低電極傷害。這類框架通常是以金屬制成，因此十分堅硬，但兩位研究者認(rèn)為，經(jīng)過處理的木材可以擁有同樣良好的傳導(dǎo)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(jìn)行測試。先用奈米碳管覆蓋在薄片之上以改善其傳導(dǎo)性，接著再在每塊薄片上加上一層錫;完成之后，將薄片放入含有鈉離子的電解液中，進(jìn)行400次循環(huán)的充放電?？刂平M則是以銅薄片制成的類似電池。

　　木質(zhì)電池并不完美;其初期容量為339 mAH/g，但在400次循環(huán)充放電之后，只剩145 mAH/g。不過，以初步開發(fā)的原型來說已經(jīng)算相當(dāng)不錯，而且表現(xiàn)遠(yuǎn)超過銅框電池;銅框電池的初期容量為50 mAH/g，100次循環(huán)充放電之后便降至22 mAH/g。

　　當(dāng)然，短時間內(nèi)你的手機和筆電里應(yīng)該不會出現(xiàn)木框電池，但那本來就不是兩位研究者的計劃。他們的研究將有助于大型鈉離子電池的開發(fā)，這些電池可用來儲存太陽能發(fā)電站的電力。

　　附：

　　1、胡良斌(Liangbing Hu)

　　1997 年至2002年就讀于中國科技大學(xué)應(yīng)用物理系，獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。2007年獲加州大學(xué)洛杉磯分校(University of California at Los Angeles)博士。曾獲斯坦佛大學(xué)博士后，擔(dān)任過Unidym科學(xué)家。美國馬里蘭大學(xué)能源研究中心(UMERC)成員。主要關(guān)注的領(lǐng)域有：碳素納米管 技術(shù)，太陽能電池，顯示屏，電池納米材料、薄膜電晶體、人造肌肉、燃料電池，專長于透明電極、涂層、封裝和晶體管。

　　2、李騰(Teng Li)

　　曾在哈佛大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、清華大學(xué)求學(xué)，擔(dān)任過哈佛大學(xué)研究員、普林斯頓大學(xué)研究員，現(xiàn)在是馬里蘭大學(xué)助理教授。他獲得過哈佛大學(xué)工程科學(xué)博士。擅長于納米技術(shù)、機械學(xué)、材料科學(xué)、軟性電子。