@ 2016.02.19 , 15:00

花粉替代石墨,制造可再生高效电池

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我们中大多数人可能不会在乎花粉,除非是有花粉病。但是这些微粒除了让我们过敏以外还有着更大的用途。

美国的科学家已经在研究花粉如何被用作替换锂电池里的石墨。虽然这个研究还处在初期阶段,但是早期的结果说明天然的花粉结构可以有效持续地替代石墨,并且可以提供优秀的电池性能。

普渡大学的研究者Jialiang Tang说:“当我妈两年前告诉我她有花粉感染后,我就开始研究花粉。我对这些美丽多样的花粉微观结构而感到痴迷。但是直到我开始研究电池并且学到更多生物量碳化作用之前,我还没有想到要使用它们作为电池正极。”

在大部分锂电池中,阳极都是用石墨做的。从1991年锂电池被发明开始就一直是这样。然而石墨在储存和物理应力方面的限制使得研究者们一直在寻找更好的替代品。

团队成员之一的Vilas Pol说:“我们的发现展示了可再生的花粉能够在储能装置中作为阳极产生碳的架构。”

特别是,研究者们对从蜂花粉和蒲黄花粉这两种天然来源中获得的合成花粉非常感兴趣。Pol说:“它们的供应非常充足。我们的想做的就是从自然中学习一二,用可再生的原料制造更好的电池。”

研究者们采集了不同花粉的自然样本,然后一个充满氩气的高温房间中使用一种叫做热解的工艺处理。蜂花粉是蜜粉采集的不同花粉的混合,但是蒲黄花粉的形状都是一样的。

热解之后会产生跟原理花粉颗粒一样纯碳。在通过在氧气中加热,然后碳结构表面就会形成小孔,从而增加它们的储存容量。在测试花粉阳极的过程时,充电10小时就能完全充满,充一个小时就可以充一半电。而且蒲黄花粉的效果比蜂花粉好。

Pol说:“石墨的的理论生产能力是372毫安时每克,我们在充电1小时之后,达到了200毫安时每克。”

这还只是研究早期,但是研究者们打算进一步使用阴极研究花粉。Pol说:“我们正在考虑一些很奇妙的想法。接下来的工作就是看看他们的可行性。”

他们的发现发表在《自然》上。

本文译自 sciencealert,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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