布里斯托尔复合材料研究所开发新型可控冰模板策略盖世汽车讯据外媒报道

盖世汽车讯据外媒报道，布里斯托尔复合材料研究所（BristolCompositesInstitute）的科学家利用可持续性纤维素，制造高性能钠和钾离子电池。研究人员开发了一种创新可控单向冰模板策略，以定制新一代后锂离子电池的电化学性能，使其具有可持续性和规模化应用。

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（图片来源：布里斯托尔大学）
目前，对可持续、低成本储能的需求迅速增长。这要部分归因于电动交通运输系统的发展，主要是用电动汽车取代汽油和柴油发动机。目前，这些技术很大程度上依赖于锂离子电池。此类电池中包含两个电极和一个隔板，并通过其间的电解液来携带电荷。在此类电池中使用锂存在几个问题，如金属积聚可能导致短路和过热。
作为锂电池的替代品，钠电池和钾电池在速率性能和循环次数方面表现欠佳。这是由于钠离子和钾离子的尺寸较大，其通过电池中多孔碳电极的能力有限。另一问题是，这些电池在使用寿命结束时不易处理，因其使用的是不可持续材料。此外，锂开采具有很大的破坏性，而且材料成本较高。
作为布里斯托尔大学的专业研究机构之一，布里斯托尔复合材料研究所与帝国理工学院（ImperialCollege）合作，开发了基于冰模板系统的新型碳电极材料。在这些气凝胶材料中，纤维素纳米晶体(一种纳米大小的纤维素)通过冰晶生长和升华形成多孔结构，从而在结构中留下了巨大的通道，可以携带大量的钠离子和钾离子。
这些新型钠离子和钾离子电池的性能，已被证明优于其他众多类似系统。而且，使用了一种可持续性来源性料——纤维素。研究人员SteveEichhorn表示：“这些新电池的性能令人震惊。该技术在进一步开发和生产更大规模的设备方面具有巨大潜力。”
研究人员JingWang表示：“我们提出了一种新型可控冰模板策略，以制造由低成本纤维素纳米晶体/聚乙烯氧化物衍生的碳气凝胶，其电极材料具有分层定制和垂直对齐的通道，可用于调节钠离子和钾离子电池的速率性能和循环稳定性。由于前体具有可再生能力，以及环保型合成过程的成本相对较低，而且具有可扩展性，不久的将来，这项工作或将提供有吸引力的途径，促进可持续电动汽车的大规模应用，以及储能电网的规模化发展。”
【布里斯托尔复合材料研究所开发新型可控冰模板策略】研究人员希望与行业合作，在工业规模上发展这一策略，并探讨该技术是否能用于其他储能系统，如锌离子电池、钙离子电池、铝离子电池和镁离子电池，以证明其在下一代能源存储系统中的潜力