木頭也可以用來做電池?相信大家都是第一次聽說。記者從中科院青島生物能源與過程研究所了解到，該所先進(jìn)儲能材料與技術(shù)研究組團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)下一代高能鋰離子電池及其配套電解液和黏結(jié)劑的研究，從木頭中找到靈感，用可再生木質(zhì)素纖維打造“鋼筋混凝土”般的電池，目前已成功制備出高性能鋰硫電池。

近年來，新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，對電池的要求也越來越高。但現(xiàn)階段商用的鋰離子電池能量密度較低、“升級版”的鋰硫電池容易自我“耗電”，這些都制約著電動汽車和便攜式電子產(chǎn)品等的續(xù)航能力，目前已成為行業(yè)“瓶頸”。在這種情況下，如何制備高性能電池成為行業(yè)研究的重點(diǎn)。

造電池和造房子一樣，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定很重要。據(jù)介紹，由于鋰硫電池在充放電過程中存在“穿梭效應(yīng)”，外部放電，內(nèi)部也跟著“耗電”，導(dǎo)致鋰硫電池的壽命遠(yuǎn)不及鋰離子電池。為此科學(xué)家們嘗試用各種方式“穩(wěn)定”鋰硫電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以減少“穿梭效應(yīng)”的發(fā)生。什么材料可以穩(wěn)定“結(jié)構(gòu)”呢?團(tuán)隊(duì)研究人員想到了木頭的結(jié)構(gòu)，他們將目光瞄準(zhǔn)了世界上第二豐富的天然有機(jī)物，木質(zhì)素。

木質(zhì)素，廣泛存在于植物的木質(zhì)部(負(fù)責(zé)給植物上端運(yùn)輸水和礦物質(zhì)的組織)中，主要作用是通過形成交織網(wǎng)來硬化細(xì)胞壁，起抗壓作用。通過對天然的木材經(jīng)過一系列的物理化學(xué)處理，可以得到的一種含有木質(zhì)素的有機(jī)纖維。而這種材料可用于充當(dāng)鋰硫電池正極材料的穩(wěn)定抗裂劑，并且化學(xué)穩(wěn)定性高，無毒、無害、無污染，屬于純綠色環(huán)保的產(chǎn)品。

受此啟發(fā)，青島能源所研究人員將木質(zhì)素纖維用于充當(dāng)鋰硫電池正極材料的骨架，并與碳納米管、石墨烯共同組建了一種類似“鋼筋混凝土”結(jié)構(gòu)的鋰硫正極材料，該材料能很好的穩(wěn)定電池內(nèi)部的硫化物進(jìn)而穩(wěn)定電量，并且有較強(qiáng)的柔韌性可以隨意折疊彎曲。同時，為了使電子能夠更加快速的傳輸?shù)戒嚵螂姵氐恼龢O，研究人員在電池正極片底部增加一層石墨烯薄膜，從而實(shí)現(xiàn)了鋰硫電池的快速充放電。

據(jù)介紹，基于以上研究就制備出的高性能鋰硫電池，其放電容量可接近鋰硫電池的理論容量，同時電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，500圈后容量保持率高達(dá)86.5%。又因?yàn)樵摲椒ê唵巍⒁撞僮鳌⒊杀镜偷葍?yōu)勢，將來可進(jìn)行大規(guī)模推廣。