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黑科技?以木材为基础,新型电池更低成本、更环保

本文作者:殷振华 2022-07-25 19:37
导语:木质电池有望在未来取代锂电池,用于纯电动汽车。

上周,瑞典电池制造商Northvolt宣布,它已与芬兰林业公司Stora Enso(斯道拉恩索)签订了一项联合开发协议,他们将使用来自北欧森林可再生木材生产的木质素基硬碳制造电池。

黑科技?以木材为基础,新型电池更低成本、更环保

(图源electrek)

这也是全球首个完全采用欧洲原材料的阳极工业化电池,旨在以降低碳足迹和制作成本。

Stora Enso以生产纸制品闻名,在全球拥有85家生产工厂,作为一家拥有800年历史的可再生材料公司,它是全球最大的非公森林资产的拥有者之一,是欧洲最大的林产品公司之一。

基于“树造世界”的核心理念,Stora Enso致力于自然资源的可持续发展。而Northvolt在电池制造方面主要关注可再生能源和更小的二氧化碳排放量。Northvolt与Stora Enso此次合作可谓是一拍即合、强强联合。

变废为宝:生产废料成就新能源电池新形式

木质素是一种来源于植物的聚合物,也是一种天然的强力粘合剂,多存在于树皮或者木材当中,树木就由20%-30%的木质素组成,主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。

研发人员通过对天然的木材经过物理化学处理,可以得到一张含有木质素的有机纤维,这种有机纤维可以充当稳定剂的作用,并且无毒、无害、无污染,属于纯绿色环保产品。

黑科技?以木材为基础,新型电池更低成本、更环保

木质纤维(图源:搜狐IT)

木质素原本是造纸工业当中的废弃副产品,迄今为止,有超过95%的木质素以“黑液”的形式直接排入江河或浓缩后烧掉,很少得到有效利用。现如今摇身一变,成为制作电池的重要物质。

随着全球锂资源的迅速减少,以及采矿过程中产生的大量碳排放,市场上也开始寻找更加环保可持续的解决方案,旨在研制出更加环境友好的电池类型。木质电池是被提及最多的一种环保电池类型。

目前新能源汽车装备的动力电池当中,锂离子是其中最重要的元素。锂离子电池所需的锂、钴、镍在地壳中的含量仅为 17ppm(百万分之一),30ppm 和 90 ppm,且大多数集中在南美洲。与巨大的市场需求相对的是锂元素供应量的减少。

来自波兰和瑞典的科学家首先注意到了来自植物体内的木质素,他们将木质素进行氧化,之后与一种叫做多吡咯的物质结合,制造出多层聚合物电极。

这种电极制作成本低,但其搭载的电荷密度可以达到每克70~90毫安,相当或略优于目前的锂离子电池的水平。

木质电池将在未来用于纯电动汽车

木质电池并不是一个全新的概念。

  • 在2013年,美国马里兰大学研制出了可充电的环保木质电池,最大的亮点莫过于以木头作为主要原材料;

  • 去年,伦敦帝国理工学院的研究人员发明了一项新技术,通过从造纸工业的废弃副产品木质素中制备碳,可以使更可持续的钠离子电池取代锂离子电池。

  • 在日本,日本制纸同日本东北大学的福原干夫等人成功地利用木质原料制作出了新型的“木质电池”,日本制纸考虑在未来将这种“木质电池”用于纯电动汽车。

随着新能源汽车的普及,纯电动汽车市场需求扩大,为汽车供能的电池也进入到了回收报废的高速发展阶段。

  •  一方面电池原材料的供应减少、价格上涨;

  •  另一方面,废旧电池的回收技术以及对环境的污染问题被给予更多的关注。

据研究,一块如纽扣般大小的电池被丢进水中,可以污染60万升水,相当于人一生的用水量。如果将电池埋在地下,电池中含有的稀有重金属会渗液流出,污染地下水和土壤。

为应对以上问题,寻找新的替代原材料制作新型电池变得刻不容缓。

上周五,在四川宜宾举行的世界动力电池大会中,也重点探讨了动力电池安全和低碳环保问题,相信未来也将有更多的科技企业投身于低碳环保的动力电池的研发。

Northvolt与Stora Enso共同研发由可再生木材制成的具有成本效益的电池阳极,再次将木质电池拉入大家的视野。

我们期待随着技术的发展,木质电池能够拥有媲美目前锂电池所具有的性能,甚至优于锂电池的电池能量容量,那将在人类环保事业蓝图上画上浓墨重彩的一笔。

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