固态锂离子电池是能源领域的一个神圣目标:它们将比目前的商用液体燃料车型更强大、更安全。但研究人员仍在寻找能够良好导电的固体材料和与电池的其余部分集成。
一个美国材料科学家小组已经发现了一种这样的物质，它有一个不太可能的来源:从树木中提取的纤维素。
描述在一个纸在自然,这种材料是由纤维素纳米纤维(或聚合物)，用铜离子从木材中提取。
这种材料可以很好地导电锂离子，而且像一张纸一样薄而柔韧。研究人员说，这种材料不仅可以用作电池的电解质，还可以用于传感器和信息处理设备。
之前大多数制造固态电池导体的尝试都侧重于像纤维素这样的聚合物，它的导电性很差，但与其他电池组件结合得很好;或者是像陶瓷这样的无机材料，它的导电性很好，但往往不能满足电池的物理要求。这种纤维素和铜离子的方法结合了这两种特性，使物体具有柔韧性和导电性。
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“通过将铜与一维纤维素纳米纤维结合，我们证明了通常离子绝缘的纤维素在聚合物链中提供了更快的锂离子传输，”美国马里兰大学材料科学与工程系教授、该论文的合著者胡梁兵(音)解释说。
他补充说，这种材料比之前记录的任何聚合物导体都要好:“我们发现这种离子导体在所有固体聚合物电解质中实现了创纪录的高离子电导率。”
研究人员还使用计算机建模来确定这种材料是如何传输锂离子的，并解释了为什么它的导电性比同类材料高得多。
“锂离子通过我们通常在无机陶瓷中发现的机制在有机固体电解质中移动，使离子电导率达到创纪录的高水平，”美国布朗大学工程学院的合著者戚悦教授说。
研究人员希望这种材料能将固态电池推向市场。虽然目前的商用锂离子电池性能良好，但它们的液体电解质通常是高度易燃的材料，而且它们也使电池更容易短路。
“使用自然提供的材料将减少电池制造对我们环境的整体影响，”齐说。
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