木头电池要挑战锂电池：中国人的新研究

如果要列出一份可作为高科技应用的先进材料，应该不会有人想到木头会名列前茅。最近，美国马里兰大学的李腾(Teng Li)和胡良斌(Liangbing Hu)的实验，或许能办到这一点。他们的实验显示，若能有效运用木材，就能成功推出钠电池，取代既有的锂电池，大辐降低电池制作成本。

将一块木头裹上锡，就可以制作微小、长效的电池。这并非不可能。但是，你千万不要以为自己在家里就能做到。马里兰大学实验用的组件，只有一张纸厚度的千分之一不到。

纳存储的电量也比不上锂，所以不要指望纳电池能用在手机上，但是它的成本低，材料到处可见，能用来存储大量能源。

胡良斌是大学材料科学助理教授，他说：“灵感来自于树木。树木由木质纤维组成，一旦吸入矿物质丰富的水，它就成为存储液体电解质的理想材料，它可以成为电池的基础，同时又是活动部分。”

锂和钠的化学性质十分相似，只不过纳离子的体积是锂离子的5倍。这在制作电池时便成了一大问题，因为电池会让离子在正负极之间穿梭，离子越大，穿梭时造成的伤害也越大，进而缩短电池的寿命，因此钠无法用来制作电池。但工程师仍希望能研发出商业用的钠电池，因为钠的蕴藏量比锂高出许多。

李博士和胡博士想知道，若改用更柔软的材料来制作电极的框架，是否能减低电极伤害。这类框架通常是以金属制成，因此十分坚硬，但两位研究者认为，经过处理的木材可以拥有同样良好的传导性，而且也能为不断膨胀、缩小的电极提供更好的支撑。

他们使用黄松木薄片进行测试。先用奈米碳管覆盖在薄片之上以改善其传导性，接着再在每块薄片上加上一层锡;完成之后，将薄片放入含有钠离子的电解液中，进行400次循环的充放电。控制组则是以铜薄片制成的类似电池。

木质电池并不完美;其初期容量为339 mAH/g，但在400次循环充放电之后，只剩145 mAH/g。不过，以初步开发的原型来说已经算相当不错，而且表现远超过铜框电池;铜框电池的初期容量为50 mAH/g，100次循环充放电之后便降至22 mAH/g。

当然，短时间内你的手机和笔电里应该不会出现木框电池，但那本来就不是两位研究者的计划。他们的研究将有助于大型钠离子电池的开发，这些电池可用来储存太阳能发电站的电力。

附：

1、胡良斌(Liangbing Hu)

1997 年至2002年就读于中国科技大学应用物理系，获理学学士学位。2007年获加州大学洛杉矶分校(University of California at Los Angeles)博士。曾获斯坦佛大学博士后，担任过Unidym科学家。美国马里兰大学能源研究中心(UMERC)成员。主要关注的领域有：碳素纳米管技术，太阳能电池，显示屏，电池纳米材料、薄膜电晶体、人造肌肉、燃料电池，专长于透明电极、涂层、封装和晶体管。

2、李腾(Teng Li)

曾在哈佛大学、普林斯顿大学、清华大学求学，担任过哈佛大学研究员、普林斯顿大学研究员，现在是马里兰大学助理教授。他获得过哈佛大学工程科学博士。擅长于纳米技术、机械学、材料科学、软性电子。