钠离子电池研究获实质进展，或取代锂金属

英国布里斯托尔大学研究团队用源自棕色海藻的纤维素纳米材料制造了一种隔膜，既可以阻止钠电极的晶体穿透隔膜，还提高了电池的性能。图为电池示意图。（ShutterStock）

由英国著名大学领导的研究团队，使用由海藻制成的纳米材料来制造坚固的电池隔膜，为更环保、更高效的钠离子电池铺平道路，并有望取代锂电池。

金属锂的储量较为稀少且开采成本昂贵，相比之下，金属钠具有丰富的资源优势且理论容量高。因此在储能系统的负极材料中，钠被认为是最具吸引力的锂的替代品。

钠离子电池的研究近年来备受关注，但是其发展的主要障碍是，一种被称作枝晶（dendrite）的触手状结构会不受控制地生长。当电池循环时，它们便会形成，并穿透电池的隔膜导致短路。

英国布里斯托尔大学（University of Bristol）网站10月5日报道，在该校之前的工作基础上，通过与伦敦的帝国理工学院（Imperial College）和伦敦大学学院（University College London）合作，其团队成功地用源自棕色海藻的纤维素纳米材料，制造了一种隔膜。这种隔膜既可以阻止钠电极的晶体穿透隔膜，还提高了电池的性能。

这项研究于9月份发表在材料科学专业期刊《先进材料》（Advanced Materials）上。论文摘要中说，采用这种新型的纳米纤维隔膜，在无添加剂的电解质中，电池在高电流密度下“前所未有的长期循环”。这项工作为开发稳定、低成本和安全可靠的钠电池开辟了一条新的简便途径，并可以很容易地扩展到其它类型的碱金属电池。

该研究第一作者、布里斯托尔复合材料研究所（BCI）王静（译音，Jing Wang）博士说，“隔膜的目的是分离电池的功能部件（正极和负极），同时允许电荷自由地传输。我们已经证明，基于海藻的材料可以使隔膜非常坚固，防止其被钠生成的金属结构刺穿。这种材料还允许更大的存储容量和效率，延长电池的使用寿命，这正是为手机等设备供电更长时间的关键。”

同样来自BCI的阿玛卡‧奥尼安塔（Amaka Onyianta）博士是该研究的联合作者，是他创造出纤维素纳米材料。奥尼安塔说：“看到这些纳米材料能够增强隔膜材料，并增强我们向钠基电池迈进的能力，我很高兴。这意味着我们不必依赖锂等稀有材料，这种材料通常以不道德的方式开采，并使用大量的自然资源（如水）来提取它。”

BCI领导这项研究的史蒂夫‧艾希霍恩（Steve Eichhorn）教授说：“这项工作确实证明，更环保的储能形式是可能的，而且在生产过程中不会对环境造成破坏。”

报道表示，下一个挑战是扩大这些材料的生产规模并取代当前以锂金属为基础的技术。